Inimtehnoloogia on saavutanud oma tipptaseme digitaalsüsteemidega.
Sellistes süsteemides, mis salvestavad, töötlevad ja edastavad andmeid digitaalsel kujul, kasutatakse tavaliselt mikrokontrollerit või mikroprotsessorit.
Digitaallülitused edastavad ja võtavad vastu andmeid kahendnumbrites (1s ja 0s).
Lisaks panid loogikaväravad aluse tänapäeval eksisteerivatele digitaalsetele loogikaahelatele.
Arvutid on muutunud igapäevaelu oluliseks komponendiks, kuna need suudavad väga lühikese aja jooksul teha mitmesuguseid töid ja toiminguid.
Arvuti protsessori üks olulisemaid kohustusi on loogiliste protsesside läbiviimine, kasutades riistvara, nagu integraallülitused, tarkvaratehnoloogiad ja elektriskeemid.
Arvutid kasutavad lihtsate toimingute tegemiseks digitaalsete numbrite asemel kahendnumbreid. Loogikaväravad teevad kõik toimingud.
Mis on loogikavärav?
Loogikavärav on digitaalsete vooluahelate komponent, mis toimib ehitusplokina.
Nad teostavad digitaalses vooluringis olulisi loogilisi toiminguid. Loogikaväravaid kasutatakse peaaegu kõigis tänapäeval kasutatavates tehnoloogilistes seadmetes.
Loogikaväravaid võib leida näiteks mobiilseadmetest, tahvelarvutitest ja mäluseadmetest.
Ahela loogikaväravad teevad otsuseid selle sisenditesse saadetud digitaalsete signaalide segu põhjal. Enamikul loogikaväravatest on kaks sisendit ja üks väljund.
Loogikaväravate konstrueerimiseks kasutatakse Boole'i algebrat. Iga terminal on igal ajal ühes kahest kahendolekust: väär või tõene.
Väär võrdub nulliga, tõene aga ühega. Binaarne väljund erineb sõltuvalt kasutatava loogikavärava tüübist ja sisendite segust.
Loogikavärav sarnaneb valguslülitiga selle poolest, et väljund lülitatakse ühes asendis välja ja teises sisse. Loogikaväravaid kasutatakse sageli integraallülitustes (ICs).
Millised on erinevat tüüpi loogikaväravad?
Loogikaväravad jagunevad seitsmesse tüüpi:
- JA
- OR
- EI
- NOR
- NAND
- XOR
- XNOR
Sukeldume nüüd igasse neist põhjalikult.
1. JA värav
See on loogikavärav oma kõige elementaarsemal tasemel. Saadaval on kahte tüüpi sisendeid: 0 ja 1.
Selle toimimine on identne operaatori "ja" omaga. Kui kõigil värava sisenditel on sama väärtus (tõene), on tulemuseks 1, muidu edastatakse 0, kui mõnel sisendil on sama väärtus (väär).
Väljendus
Y = AB
Blokeeri skeem
Tõe tabel
A | B | Väljund |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. VÕI Värav
VÕI väravatel on kaks või enam sisendit ja need on teatud tüüpi loogilised väravad.
See võib aga toota ainult ühe väljundi korraga. Algebra järgi toodab VÕI-värav sisendandmete summa.
VÕI-värava väljund on tavaliselt tõene (1), kui vähemalt üks selle sisenditest on tõene; vastasel juhul on tulemus null.
Väljendus
Y = A+B
Blokeeri skeem
Tõe tabel
A | B | Väljund |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. MITTE värav
Sellel võib igal ajahetkel olla ainult üks sisend ja väljund. Seevastu NOT-väravaid kasutatakse tavaliselt pigem väljundi kui sisendi genereerimiseks.
Tulemuseks on 0, kui EI-värava sisend on 1; kui sisend on 0, on tulemus 1.
Oma funktsiooni tõttu on see tuntud ka kui inverter. NOT-värav on mõnikord tuntud kui Unary värav sisendite selge arvu tõttu.
Väljendus
Y=A'
Blokeeri skeem
Tõe tabel
Sisend (A) | Väljund (NOT A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. NOR värav
See koosneb nii VÕI kui ka MITTE väravatest. VÕI-värav on selle toimimise poolest VÕI-värava polaarne vastand.
Igal ajahetkel võib NOR-väraval olla kaks või enam sisendit, kuid ainult üks väljund. Kui kõik sisendid on nullid, tagastab NOR-värav 1; aga kui mõni sisenditest on üks (1), on väljund null (0).
Väljendus
Y=(A+B)'
Blokeeri skeem
Tõe tabel
A | B | Väljund |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. NAND-värav
See on kombinatsioon AND-väravast ja EI-väravast, mis suudab korraga vastu võtta kahte või enamat sisendit, kuid väljastab ainult ühe.
NAND-värava meetod on AND-värava meetod pöördvõrdeline. Kui üks NAND-värava sisenditest on 0, saadakse väljund 1; vastasel juhul on väljund alati 0.
Väljendus
Y=(AB)'
Blokeeri skeem
Tõe tabel
A | B | Väljund |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. XOR värav
Eksklusiivne VÕI, sageli tuntud kui 'Ex-OR' värav, on digitaalne loogikavärav, mis võtab rohkem kui kaks sisendit, kuid väljastab ainult ühe väärtuse.
XOR-värava väljund on "1", kui üks sisenditest on "1". Tulemuseks on "0", kui mõlemad sisendid on "1". Tulemuseks on "0", kui mõlemad sisendid on "0".
Väljendus
Y=A'.B+A.B'
Blokeeri skeem
Tõe tabel
A | B | Väljund |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. XNOR värav
Exclusive-NOR, sageli tuntud kui "EX-NOR" värav, on digitaalne loogikavärav, mis võtab rohkem kui kaks sisendit, kuid annab välja ainult ühe.
Kui mõlemad sisendid on "1", on XNOR-värava väljund "1". Tulemuseks on "0", kui mõlemad sisendid on "0". Tulemuseks on "0", kui üks sisenditest on "0".
Väljendus
Y=A.B+A'B'
Blokeeri skeem
Tõe tabel
A | B | Väljund |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Loogikavärava kasutusalad
- Loogikaväravaid saab ühendada mitmel viisil ning uusimad seadmed, satelliidid ja isegi robotid nõuavad miljoneid selliseid kombinatsioone.
- Loogikaväravaid kasutatakse paljudes rakendustes. Kiibid (ICs) sisaldavad neid komponente, mida leidub arvutites, telefonides, sülearvutites ja muudes elektroonikaseadmetes.
- Andmeedastus, arvutamine ja andmetöötlus saavad loogikaväravatest kasu. Loogikaväravaid kasutatakse laialdaselt transistor-transistor-loogikas ja CMOS-elektroonikas.
- Vargasignalisatsioonid, helisignaalid, lülitid ja tänavavalgustid kasutavad lihtsaid loogikavärava kombinatsioone. Neid väravaid kasutatakse laialdaselt paljudes tööstusharudes, kuna nad saavad sõltuvalt loogikast valida, kas käivitada või peatada.
Plusse
- Need on odavad. Selle tulemusena muutuvad need väga kuluefektiivseks.
- See vajab vähem elektrit.
- Loogika 0 ja loogika 1 on selgelt eraldatud.
- See on iga digitaalse vidina aluseks.
- Kasutab Boole'i algebrat loogiliste toimingute tegemiseks.
Miinused
- Loogikavärava realiseerimine ei ole mõeldav keerukamates süsteemides või vooluringides, kuna neid on keeruline õigesti panna ja siduda.
- Madal tööpinge on hea omada.
- Sisend ja väljund on eraldatud viivitusega.
Järeldus
Elektrivoolu voolu käsitleb loogikavärav.
Peate sellele andma sisendi ja kui ülekanne on lubatud, võib vool sellest läbi voolata.
Lülitina kasutatava vooluvoo kriteeriume kirjeldab üldiselt loogikavärav.
Loogikaväravaid saate kasutada binaartoimingute tegemiseks, nagu liitmine, korrutamine ja jagamine.
Jäta vastus