Az emberi technológia a digitális rendszerekkel érte el csúcsát.
Az ilyen rendszerekben jellemzően mikrokontrollert vagy mikroprocesszort használnak, amelyek digitális formában tárolják, dolgozzák fel és továbbítják az adatokat.
A digitális áramkörök bináris számjegyekben (1s és 0s) szolgáltatnak és fogadnak adatokat.
Ezenkívül a logikai kapuk megalapozták a ma létező digitális logikai áramkörök tömegét.
A számítógépek a mindennapi élet elengedhetetlen részévé váltak, mivel nagyon rövid idő alatt sokféle munkát és műveletet képesek elvégezni.
A számítógép CPU-jának egyik legjelentősebb feladata a logikai folyamatok lebonyolítása hardverek, például integrált áramkörök, szoftvertechnológiák és elektromos áramkörök segítségével.
A számítógépek bináris számjegyeket használnak digitális számjegyek helyett az egyszerű műveletekhez. A logikai kapuk elvégzik az összes műveletet.
Mi az a logikai kapu?
A logikai kapu a digitális áramkörök egyik alkotóeleme, amely építőelemként szolgál.
A digitális áramkörökben alapvető logikai műveleteket hajtanak végre. A logikai kapukat szinte minden manapság használt technológiai berendezésben alkalmazzuk.
A logikai kapuk például megtalálhatók mobileszközökön, táblagépeken és memóriaeszközökön.
Az áramkör logikai kapui a bemeneteire küldött digitális jelek keveréke alapján hoznak döntéseket. A logikai kapuk túlnyomó többsége két bemenettel és egy kimenettel rendelkezik.
A logikai kapuk létrehozásához Boole-algebrát használnak. Minden terminál bármikor két bináris állapot egyikében van: hamis vagy igaz.
Hamis egyenlő nullával, míg igaz egyenlő eggyel. A bináris kimenet a használt logikai kapu típusától és a bemeneti mixtől függően eltérő lehet.
A logikai kapu hasonló a villanykapcsolóhoz, mivel a kimenet az egyik helyzetben ki van kapcsolva, a másikban pedig be van kapcsolva. A logikai kapukat gyakran használják integrált áramkörökben (IC-k).
Melyek a logikai kapuk különböző típusai?
A logikai kapuk hét típusba sorolhatók:
- ÉS
- OR
- NEM
- NOR
- NAND
- XOR
- XNOR
Most pedig merüljünk el mindegyikben.
1. ÉS Kapu
Ez egy logikai kapu a legalapvetőbb szintjén. Kétféle bemenet áll rendelkezésre: 0 és 1.
Működése megegyezik az „és” operátoréval. Ha a kapu összes bemenete azonos értékű (igaz), az eredmény 1, különben 0 lesz, ha bármelyik bemenet azonos értékű (hamis).
Kifejezés
Y = AB
Blokk diagramm
Igazságtáblázat
A | B | teljesítmény |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. VAGY Kapu
A VAGY kapuknak két vagy több bemenete van, és a logikai kapuk egy fajtája.
Egyszerre azonban csak egy kimenetet képes előállítani. Az algebra szerint a VAGY kapu a bemeneti adatok összegét állítja elő.
A VAGY kapu kimenete általában igaz (1), ha legalább egy bemenete igaz; ellenkező esetben az eredmény nulla.
Kifejezés
Y = A+B
Blokk diagramm
Igazságtáblázat
A | B | teljesítmény |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. NEM kapu
Egyszerre csak egy bemenete és egy kimenete lehet. Ezzel szemben a NOT kapukat általában inkább kimenet generálására használják, mint bemenetre.
Az eredmény 0, ha a NOT kapu bemenete 1; ha a bemenet 0, az eredmény 1.
Funkciójából adódóan inverterként is ismert. A NOT kaput néha Unary kapunak is nevezik, mivel az összes bemenet egyértelmű száma.
Kifejezés
Y=A'
Blokk diagramm
Igazságtáblázat
Bemenet (A) | Kimenet (NEM A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. NOR kapu
Vagy VAGY és NEM kapukból áll. A NOR-kapu működését tekintve a VAGY-kapu poláris ellentéte.
Egy adott időpontban a NOR kapunak két vagy több bemenete lehet, de csak egy kimenete. Ha az összes bemenet nulla, a NOR-kapu 1-et ad vissza; ha azonban bármelyik bemenet egy (1), akkor a kimenet nulla (0).
Kifejezés
Y=(A+B)'
Blokk diagramm
Igazságtáblázat
A | B | teljesítmény |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. NAND Gate
Ez egy ÉS-kapu és egy NEM-kapu kombinációja, amely egyszerre két vagy több bemenetet is tud fogadni, de csak egyet ad ki.
A NAND-kapu metódusa az ÉS-kapu módszerének inverze. Ha a NAND-kapu valamelyik bemenete 0, akkor az 1. kimenetet kapjuk; egyébként a kimenet mindig 0.
Kifejezés
Y=(AB)'
Blokk diagramm
Igazságtáblázat
A | B | teljesítmény |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. XOR kapu
Az exkluzív VAGY, gyakran 'Ex-VAGY' kapuként ismert, egy digitális logikai kapu, amely kettőnél több bemenetet vesz fel, de csak egy értéket ad ki.
Az XOR Gate kimenete '1', ha valamelyik bemenet '1'. Az eredmény '0', ha mindkét bemenet '1'. Az eredmény '0', ha mindkét bemenet '0'.
Kifejezés
Y=A'.B+A.B'
Blokk diagramm
Igazságtáblázat
A | B | teljesítmény |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. XNOR kapu
Az Exclusive-NOR, gyakran 'EX-NOR' kapuként ismert, egy digitális logikai kapu, amely kettőnél több bemenetet vesz fel, de csak egyet ad ki.
Ha mindkét bemenet '1', az XNOR Gate kimenete '1'. Az eredmény '0', ha mindkét bemenet '0'. Az eredmény '0' lesz, ha az egyik bemenet '0'.
Kifejezés
Y=A.B+A'B'
Blokk diagramm
Igazságtáblázat
A | B | teljesítmény |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Logikai kapu használat
- A logikai kapuk számos módon összekapcsolhatók, és a legújabb eszközök, műholdak, sőt robotok is milliónyi ilyen kombinációt igényelnek.
- A logikai kapukat az alkalmazások széles körében használják. A chipek (IC-k) tartalmazzák ezeket az alkatrészeket, amelyek számítógépekben, telefonokban, laptopokban és más elektronikus eszközökben találhatók.
- Az adatátvitel, a számítás és az adatfeldolgozás egyaránt előnyös a logikai kapuknak. A logikai kapukat széles körben használják a tranzisztor-tranzisztor logikában és a CMOS elektronikában.
- A betörésjelzők, hangjelzők, kapcsolók és utcai lámpák egyszerű logikai kapukombinációkat használnak. Ezeket a kapukat széles körben használják számos iparágban, mivel logikától függően választhatnak az indulásról vagy a leállításról.
Érvek
- Nem drágák. Ennek eredményeként rendkívül költséghatékonyak lesznek.
- Kevesebb áramot igényel.
- A logikai 0 és a logika 1 egyértelműen elválik egymástól.
- Minden digitális kütyü alapjául szolgál.
- Logikai műveletek végrehajtásához Boole-algebrát használ.
Hátrányok
- A logikai kapu megvalósítása nem képzelhető el kifinomultabb rendszer- vagy áramkör-tervezésben, mivel nehéz ezeket megfelelően elhelyezni és összekapcsolni.
- Az alacsony üzemi feszültség jó dolog.
- A bemenetet és a kimenetet késleltetés választja el.
Következtetés
Az elektromos áram áramlását egy logikai kapu kezeli.
Meg kell adnia a bemenetet, és ha az átvitel engedélyezve van, áram folyhat át rajta.
A kapcsolóként használt áramfolyam kritériumait általában a logikai kapu írja le.
A logikai kapuk segítségével bináris műveleteket hajthat végre, például összeadást, szorzást és osztást.
Hagy egy Válaszol