La tecnologia umana ha raggiunto il suo apice con i sistemi digitali.
Un microcontrollore o microprocessore viene in genere utilizzato in tali sistemi, che memorizzano, elaborano e trasmettono dati in forma digitale.
I circuiti digitali forniscono e ricevono dati in cifre binarie (1 e 0).
Inoltre, le porte logiche hanno gettato le basi per la massa di circuiti logici digitali che esistono oggi.
I computer sono diventati una componente essenziale della vita quotidiana poiché possono svolgere un'ampia gamma di lavori e operazioni in un periodo di tempo molto breve.
Una delle responsabilità più significative della CPU di un computer è condurre processi logici utilizzando hardware come circuiti integrati, tecnologie software e circuiti elettrici.
I computer utilizzano cifre binarie anziché cifre digitali per operazioni semplici. Le porte logiche eseguono tutte le operazioni.
Cos'è una porta logica?
Una porta logica è un componente dei circuiti digitali che funge da elemento costitutivo.
Svolgono operazioni logiche essenziali nei circuiti digitali. Le porte logiche sono utilizzate in quasi tutte le apparecchiature tecnologiche che utilizziamo oggigiorno.
Le porte logiche, ad esempio, possono essere trovate su dispositivi mobili, tablet e dispositivi di memoria.
Le porte logiche di un circuito prendono decisioni basate su un mix di segnali digitali inviati ai suoi ingressi. La stragrande maggioranza delle porte logiche ha due ingressi e un'uscita.
Per costruire porte logiche, viene utilizzata l'algebra booleana. In qualsiasi momento, ogni terminale si trova in uno dei due stati binari: falso o vero.
False è uguale a zero, mentre vero è uguale a uno. L'uscita binaria differirà in base al tipo di porta logica utilizzata e al mix di ingressi.
Una porta logica è simile a un interruttore della luce in quanto l'uscita è disattivata in una posizione e attivata nell'altra. Le porte logiche sono spesso utilizzate nei circuiti integrati (CI).
Quali sono i diversi tipi di porte logiche?
Le porte logiche sono classificate in sette tipi:
- E
- OR
- NON
- NOR
- NAND
- XOR
- XNOR
Ora, immergiamoci in ognuno di essi.
1. E Cancello
È una porta logica al suo livello più elementare. Sono disponibili due tipi di input: 0 e 1.
Il suo funzionamento è identico a quello dell'operatore “e”. Se tutti gli input del gate hanno lo stesso valore (true), il risultato è 1, altrimenti viene fornito 0 quando uno qualsiasi degli input ha lo stesso valore (false).
Espressione
Y = AB
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
A | B | Uscita |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. O Cancello
Le porte OR hanno due o più ingressi e sono un tipo di porta logica.
Tuttavia, può produrre solo un output alla volta. Secondo l'algebra, la porta OR produce la somma dei dati di input.
L'uscita della porta OR è normalmente vera (1) quando almeno uno dei suoi ingressi è vero; in caso contrario, il risultato è zero.
Espressione
Y = A+B
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
A | B | Uscita |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. NON Cancello
Può avere solo un ingresso e un'uscita alla volta. Le porte NOT, d'altra parte, sono comunemente usate per generare output piuttosto che input.
Il risultato è 0 se l'input della porta NOT è 1; se l'input è 0, il risultato è 1.
Per la sua funzione è anche conosciuto come inverter. La porta NOT è talvolta nota come porta Unary a causa del numero chiaro di input totali.
Espressione
S=A'
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
Ingresso (A) | Uscita (NON A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. Cancello NOR
È composto da entrambe le porte OR e NOT. La porta NOR è l'esatto opposto della porta OR in termini di funzionamento.
In un dato momento, la porta NOR può avere due o più ingressi ma una sola uscita. Quando tutti gli ingressi sono zero, la porta NOR restituisce 1; tuttavia, se uno qualsiasi degli ingressi è uno (1), l'uscita è zero (0).
Espressione
Y=(A+B)'
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
A | B | Uscita |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. Porta NAND
È una combinazione di una porta AND e una porta NOT che può accettare due o più ingressi contemporaneamente ma ne emette solo uno.
Il metodo della porta NAND è l'inverso di quello della porta AND. Quando uno degli ingressi della porta NAND è 0, si ottiene l'uscita 1; in caso contrario, l'output è sempre 0.
Espressione
Y=(AB)'
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
A | B | Uscita |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. Porta XOR
L'Exclusive-OR, spesso nota come porta 'Ex-OR', è una porta logica digitale che accetta più di due ingressi ma emette solo un valore.
L'uscita di XOR Gate è '1' se uno degli ingressi è '1.' Il risultato è '0' se entrambi gli input sono '1.' Il risultato è "0" se entrambi gli input sono "0".
Espressione
Y=A'.B+A.B'
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
A | B | Uscita |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. Cancello XNOR
L'Exclusive-NOR, spesso nota come porta 'EX-NOR', è una porta logica digitale che accetta più di due ingressi ma ne emette solo uno.
Se entrambi gli ingressi sono "1", l'uscita di XNOR Gate è "1". Il risultato è "0" quando entrambi gli input sono "0". Il risultato sarà "0" se uno degli input è "0".
Espressione
Y=AB+AB'B'
Diagramma a blocchi
Tabella della verità
A | B | Uscita |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Usi della porta logica
- Le porte logiche possono essere accoppiate in diversi modi e i dispositivi, i satelliti e persino i robot più recenti richiedono un milione di queste combinazioni.
- Le porte logiche sono utilizzate in un'ampia gamma di applicazioni. I chip (CI) contengono questi componenti, che si trovano in computer, telefoni, laptop e altri dispositivi elettronici.
- Il trasferimento, il calcolo e l'elaborazione dei dati traggono vantaggio dalle porte logiche. Le porte logiche sono ampiamente utilizzate nella logica transistor-transistor e nell'elettronica CMOS.
- Allarmi antifurto, cicalini, interruttori e lampioni utilizzano semplici combinazioni di porte logiche. Questi gate sono ampiamente utilizzati in una vasta gamma di settori poiché possono scegliere di avviarsi o arrestarsi a seconda della logica.
Vantaggi
- Sono economici. Di conseguenza, diventano altamente convenienti.
- Ha bisogno di meno elettricità.
- Lo 0 logico e 1 logico sono chiaramente separati.
- Serve come base per ogni gadget digitale.
- Utilizza l'algebra booleana per eseguire operazioni logiche.
Svantaggi
- La realizzazione di porte logiche non è concepibile in un sistema più sofisticato o in una progettazione di circuiti poiché è difficile metterle e collegarle in modo appropriato.
- Una bassa tensione di esercizio è una buona cosa da avere.
- L'ingresso e l'uscita sono separati da un ritardo.
Conclusione
Il flusso di corrente elettrica è gestito da una porta logica.
È necessario fornire un input e, se il trasferimento è abilitato, la corrente può fluire attraverso di esso.
I criteri per il flusso di corrente che stai utilizzando come interruttore sono generalmente descritti dalla porta logica.
Puoi utilizzare le porte logiche per eseguire operazioni binarie come addizione, moltiplicazione e divisione.
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