Die menschliche Technologie hat mit digitalen Systemen ihren Höhepunkt erreicht.
Typischerweise wird in solchen Systemen ein Mikrocontroller oder Mikroprozessor verwendet, der Daten in digitaler Form speichert, verarbeitet und übermittelt.
Digitale Schaltungen liefern und empfangen Daten in Binärziffern (1s und 0s).
Darüber hinaus legten Logikgatter den Grundstein für die Masse der heute existierenden digitalen Logikschaltungen.
Computer sind zu einem wesentlichen Bestandteil des täglichen Lebens geworden, da sie eine Vielzahl von Aufgaben und Vorgängen in sehr kurzer Zeit erledigen können.
Eine der wichtigsten Aufgaben der CPU eines Computers besteht darin, logische Prozesse unter Verwendung von Hardware wie integrierten Schaltkreisen, Softwaretechnologien und elektrischen Schaltkreisen durchzuführen.
Computer verwenden Binärziffern anstelle von Digitalziffern für einfache Operationen. Die Logikgatter erledigen alle Operationen.
Was ist ein Logikgatter?
Ein Logikgatter ist eine Komponente digitaler Schaltungen, die als Baustein dient.
Sie führen wesentliche logische Operationen in digitalen Schaltungen aus. Logikgatter werden in fast allen technologischen Geräten verwendet, die wir heutzutage verwenden.
Logikgatter sind beispielsweise auf Mobilgeräten, Tablets und Speichergeräten zu finden.
Die Logikgatter einer Schaltung treffen Entscheidungen basierend auf einer Mischung aus digitalen Signalen, die an ihre Eingänge gesendet werden. Die überwiegende Mehrheit der Logikgatter hat zwei Eingänge und einen Ausgang.
Um Logikgatter zu konstruieren, wird Boolesche Algebra verwendet. Jedes Terminal befindet sich zu jedem Zeitpunkt in einem von zwei binären Zuständen: falsch oder wahr.
Falsch ist gleich null, während wahr gleich eins ist. Die binäre Ausgabe unterscheidet sich je nach Art des verwendeten Logikgatters und der Eingangsmischung.
Ein Logikgatter ähnelt einem Lichtschalter, da der Ausgang in einer Position ausgeschaltet und in der anderen eingeschaltet ist. Logikgatter werden häufig in integrierten Schaltungen (ICs) verwendet.
Welche Arten von Logikgattern gibt es?
Logikgatter werden in sieben Typen eingeteilt:
- UND
- OR
- NICHT
- NOR
- NAND-
- XOR
- XNOR
Lassen Sie uns nun tief in jeden von ihnen eintauchen.
1. UND-Gatter
Es ist ein Logikgatter auf seiner grundlegendsten Ebene. Es stehen zwei Arten von Eingängen zur Verfügung: 0 und 1.
Seine Funktionsweise ist identisch mit der des „und“-Operators. Wenn alle Eingänge des Gatters den gleichen Wert haben (true), ist das Ergebnis 1, ansonsten wird 0 geliefert, wenn einer der Eingänge den gleichen Wert hat (false).
Ausdruck
Y = AB
Blockschaltbild
Wahrheitstabelle
A | B | Output |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. ODER-Gatter
ODER-Gatter haben zwei oder mehr Eingänge und sind eine Art Logikgatter.
Es kann jedoch nur eine Ausgabe gleichzeitig erzeugt werden. Laut Algebra ergibt das ODER-Gatter die Summe der Eingangsdaten.
Der Ausgang des ODER-Gatters ist normalerweise wahr (1), wenn mindestens einer seiner Eingänge wahr ist; andernfalls ist das Ergebnis Null.
Ausdruck
Y = A+B
Blockschaltbild
Wahrheitstabelle
A | B | Output |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. NICHT Tor
Es kann immer nur einen Ein- und Ausgang haben. NOT-Gatter hingegen werden üblicherweise verwendet, um eher eine Ausgabe als eine Eingabe zu erzeugen.
Das Ergebnis ist 0, wenn der Eingang des NICHT-Gatters 1 ist; Wenn der Eingang 0 ist, ist das Ergebnis 1.
Aufgrund seiner Funktion wird er auch als Inverter bezeichnet. Das NICHT-Gatter wird wegen der übersichtlichen Gesamtzahl der Eingänge manchmal auch als unäres Gatter bezeichnet.
Ausdruck
Y=A'
Blockschaltbild
Wahrheitstabelle
Eingang (A) | Ausgang (NICHT A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. NOR-Gatter
Es besteht aus ODER- und NICHT-Gattern. Das NOR-Gatter ist in Bezug auf seine Funktionsweise das genaue Gegenteil des ODER-Gatters.
Das NOR-Gatter kann zu jedem Zeitpunkt zwei oder mehr Eingänge, aber nur einen Ausgang haben. Wenn alle Eingänge Null sind, gibt das NOR-Gatter 1 zurück; Wenn jedoch einer der Eingänge eins (1) ist, ist der Ausgang null (0).
Ausdruck
Y=(A+B)'
Blockschaltbild
Wahrheitstabelle
A | B | Output |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. NAND-Gatter
Es ist eine Kombination aus einem UND-Gatter und einem NICHT-Gatter, das zwei oder mehr Eingänge gleichzeitig akzeptieren kann, aber nur einen ausgibt.
Die Methode des NAND-Gatters ist die Umkehrung der des UND-Gatters. Wenn einer der Eingänge des NAND-Gatters 0 ist, wird Ausgang 1 erhalten; Andernfalls ist der Ausgang immer 0.
Ausdruck
Y=(AB)'
Blockschaltbild
Wahrheitstabelle
A | B | Output |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. XOR-Gatter
Das Exklusiv-ODER, oft auch als „Ex-ODER“-Gatter bekannt, ist ein digitales Logikgatter, das mehr als zwei Eingänge nimmt, aber nur einen Wert ausgibt.
Der Ausgang des XOR-Gatters ist „1“, wenn einer der Eingänge „1“ ist. Das Ergebnis ist „0“, wenn beide Eingänge „1“ sind. Das Ergebnis ist '0', wenn beide Eingänge '0' sind.
Ausdruck
Y=A'.B+A.B'
Blockschaltbild
Wahrheitstabelle
A | B | Output |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. XNOR-Gatter
Das Exklusiv-NOR, oft auch als „EX-NOR“-Gatter bekannt, ist ein digitales Logikgatter, das mehr als zwei Eingänge nimmt, aber nur einen ausgibt.
Wenn beide Eingänge „1“ sind, ist der Ausgang des XNOR-Gatters „1“. Das Ergebnis ist „0“, wenn beide Eingänge „0“ sind. Das Ergebnis ist „0“, wenn einer der Eingänge „0“ ist.
Ausdruck
Y=A.B+A'B'
Blockschaltbild
Wahrheitstabelle
A | B | Output |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Verwendung von Logikgatter
- Logikgatter können auf verschiedene Weise gekoppelt werden, und die neuesten Geräte, Satelliten und sogar Roboter erfordern eine Million dieser Kombinationen.
- Logikgatter werden in einer Vielzahl von Anwendungen eingesetzt. Chips (ICs) enthalten diese Komponenten, die in Computern, Telefonen, Laptops und anderen elektronischen Geräten zu finden sind.
- Datenübertragung, Berechnung und Datenverarbeitung profitieren alle von Logikgattern. Logikgatter werden in großem Umfang in der Transistor-Transistor-Logik und CMOS-Elektronik verwendet.
- Einbruchalarme, Summer, Schalter und Straßenlaternen verwenden alle einfache Logikgatter-Kombinationen. Diese Gates werden in vielen Branchen eingesetzt, da sie je nach Logik starten oder stoppen können.
Vorteile
- Sie sind preiswert. Dadurch werden sie sehr kostengünstig.
- Es braucht weniger Strom.
- Logisch 0 und logisch 1 sind klar getrennt.
- Dient als Grundlage für jedes digitale Gadget.
- Verwendet Boolesche Algebra, um logische Operationen durchzuführen.
Nachteile
- Die Realisierung von Logikgattern ist in einem anspruchsvolleren System- oder Schaltungsdesign nicht vorstellbar, da es schwierig ist, sie angemessen zu platzieren und zu verknüpfen.
- Eine niedrige Betriebsspannung ist eine gute Sache.
- Eingang und Ausgang sind zeitverzögert getrennt.
Zusammenfassung
Der elektrische Stromfluss wird durch ein Logikgatter behandelt.
Sie müssen Eingaben vornehmen, und wenn die Übertragung aktiviert ist, kann Strom durch sie fließen.
Die Kriterien für den Stromfluss, den Sie als Schalter verwenden, werden im Allgemeinen durch das Logikgatter beschrieben.
Sie können Logikgatter verwenden, um binäre Operationen wie Addition, Multiplikation und Division auszuführen.
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