Cilvēku tehnoloģijas ir sasniegušas savu virsotni ar digitālajām sistēmām.
Šādās sistēmās, kas uzglabā, apstrādā un pārraida datus digitālā formā, parasti izmanto mikrokontrolleri vai mikroprocesorus.
Digitālās shēmas nodrošina un saņem datus bināros ciparus (1s un 0s).
Turklāt loģikas vārti lika pamatu mūsdienās pastāvošo digitālo loģisko shēmu masai.
Datori ir kļuvuši par būtisku ikdienas sastāvdaļu, jo ar tiem ļoti īsā laika periodā var veikt dažādus darbus un darbības.
Viens no svarīgākajiem datora CPU pienākumiem ir vadīt loģiskus procesus, izmantojot aparatūru, piemēram, integrālās shēmas, programmatūras tehnoloģijas un elektriskās ķēdes.
Vienkāršām darbībām datori izmanto bināros ciparus, nevis ciparus. Loģiskie vārti veic visas darbības.
Kas ir loģikas vārti?
Loģiskie vārti ir digitālo shēmu sastāvdaļa, kas kalpo kā celtniecības bloks.
Viņi veic būtiskas loģiskās darbības digitālajā shēmā. Loģiskie vārti tiek izmantoti gandrīz katrā tehnoloģiskajā iekārtā, ko mēs izmantojam mūsdienās.
Loģiskos vārtus, piemēram, var atrast mobilajās ierīcēs, planšetdatoros un atmiņas ierīcēs.
Ķēdes loģiskie vārti pieņem lēmumus, pamatojoties uz digitālo signālu kombināciju, kas tiek nosūtīta tās ieejās. Lielākajai daļai loģisko vārtu ir divas ieejas un viena izeja.
Lai izveidotu loģiskos vārtus, tiek izmantota Būla algebra. Jebkurā laikā katrs terminālis atrodas vienā no diviem binārajiem stāvokļiem: nepatiess vai patiess.
Nepatiess ir vienāds ar nulli, bet patiesais ir vienāds ar vienu. Binārā izvade atšķirsies atkarībā no izmantoto loģisko vārtu veida un ievades kombinācijas.
Loģiskie vārti ir līdzīgi gaismas slēdzim, jo vienā pozīcijā izeja ir izslēgta, bet otrā - ieslēgta. Loģiskie vārti bieži tiek izmantoti integrālajās shēmās (IC).
Kādi ir dažādi loģisko vārtu veidi?
Loģiskos vārtus iedala septiņos veidos:
- UN
- OR
- NAV
- NOR
- NAND
- XOR
- XNOR
Tagad iedziļināsimies katrā no tiem.
1. UN Vārti
Tie ir loģikas vārti tās visvienkāršākajā līmenī. Ir pieejami divu veidu ievades: 0 un 1.
Tās darbība ir identiska operatora “un” darbībai. Ja visām vārtu ieejām ir vienāda vērtība (patiesa), rezultāts ir 1, pretējā gadījumā 0 tiek piegādāts, ja kādai no ievadēm ir tāda pati vērtība (false).
izteiksme
Y = AB
Blokshēma
Patiesības tabula
A | B | izvade |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. VAI Vārti
VAI vārtiem ir divas vai vairākas ieejas, un tie ir loģisko vārtu veids.
Tomēr tas vienlaikus var ražot tikai vienu izvadi. Saskaņā ar algebru VAI vārti rada ievades datu summu.
VAI vārtu izvade parasti ir patiesa (1), ja vismaz viena no tā ieejām ir patiesa; pretējā gadījumā rezultāts ir nulle.
izteiksme
Y = A+B
Blokshēma
Patiesības tabula
A | B | izvade |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. NE Vārti
Tajā jebkurā laikā var būt tikai viena ieeja un izvade. No otras puses, vārti NOT parasti tiek izmantoti izvades, nevis ievades ģenerēšanai.
Rezultāts ir 0, ja NOT vārtu ievade ir 1; ja ievade ir 0, rezultāts ir 1.
Pateicoties savai funkcijai, to sauc arī par invertoru. NOT vārti dažreiz tiek saukti par unārajiem vārtiem, jo ir skaidrs kopējais ievades skaits.
izteiksme
Y=A'
Blokshēma
Patiesības tabula
Ievade (A) | Izvade (NOT A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. NOR Vārti
To veido gan VAI, gan NAV vārti. NOR vārti ir pretstats VAI vārtiem to funkcionēšanas ziņā.
Jebkurā laikā NOR vārtiem var būt divas vai vairākas ieejas, bet tikai viena izeja. Kad visas ievades ir nulle, NOR vārti atgriež 1; tomēr, ja kāda no ieejām ir viens (1), izvade ir nulle (0).
izteiksme
Y=(A+B)'
Blokshēma
Patiesības tabula
A | B | izvade |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. NAND vārti
Tā ir UN vārtu un NOT vārtu kombinācija, kas var pieņemt divas vai vairākas ievades vienlaikus, bet izvada tikai vienu.
NAND vārtu metode ir apgriezta UN vārtu metodei. Ja kāda no NAND vārtu ieejām ir 0, tiek iegūta izeja 1; pretējā gadījumā izvade vienmēr ir 0.
izteiksme
Y=(AB)'
Blokshēma
Patiesības tabula
A | B | izvade |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. XOR vārti
Ekskluzīvais VAI, bieži pazīstams kā “Ex-OR” vārti, ir digitālās loģikas vārti, kas ņem vairāk nekā divas ievades, bet izvada tikai vienu vērtību.
XOR vārtu izeja ir “1”, ja kāda no ieejām ir “1”. Rezultāts ir “0”, ja abas ievades ir “1”. Rezultāts ir “0”, ja abas ievades ir “0”.
izteiksme
Y=A'.B+A.B'
Blokshēma
Patiesības tabula
A | B | izvade |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. XNOR vārti
Exclusive-NOR, bieži pazīstams kā “EX-NOR” vārti, ir digitālās loģikas vārti, kas aizņem vairāk nekā divas ieejas, bet izvada tikai vienu.
Ja abas ieejas ir “1”, XNOR vārtu izvade ir “1”. Rezultāts ir “0”, ja abas ievades ir “0”. Rezultāts būs “0”, ja viena no ievadēm ir “0”.
izteiksme
Y=A.B+A'B'
Blokshēma
Patiesības tabula
A | B | izvade |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Logic Gate lietojumi
- Loģiskos vārtus var savienot vairākos veidos, un jaunākajām ierīcēm, satelītiem un pat robotiem ir nepieciešams miljons šādu kombināciju.
- Loģiskie vārti tiek izmantoti plašā lietojumu klāstā. Mikroshēmas (IC) satur šos komponentus, kas atrodami datoros, tālruņos, klēpjdatoros un citās elektroniskās ierīcēs.
- Datu pārsūtīšana, aprēķins un datu apstrāde gūst labumu no loģikas vārtiem. Loģiskie vārti tiek plaši izmantoti tranzistoru-tranzistoru loģikā un CMOS elektronikā.
- Apzagšanas signalizācija, skaņas signāli, slēdži un ielu apgaismojums izmanto vienkāršas loģisko vārtu kombinācijas. Šie vārti tiek plaši izmantoti dažādās nozarēs, jo atkarībā no loģikas var izvēlēties sākt vai apstāties.
Plusi
- Tie ir lēti. Tā rezultātā tie kļūst ļoti rentabli.
- Tam vajag mazāk elektrības.
- Loģika 0 un loģika 1 ir skaidri nodalītas.
- Kalpo par katra digitālā sīkrīka pamatu.
- Loģisko darbību veikšanai izmanto Būla algebru.
Mīnusi
- Loģisko vārtu realizācija nav iedomājama sarežģītākā sistēmā vai ķēdē, jo tos ir grūti pareizi ievietot un saistīt.
- Zems darba spriegums ir laba lieta.
- Ievade un izvade ir atdalītas ar laika aizkavi.
Secinājumi
Elektriskās strāvas plūsmu apstrādā loģiskie vārti.
Jums ir jāievada tajā, un, ja pārsūtīšana ir iespējota, strāva var plūst caur to.
Strāvas plūsmas kritērijus, ko izmantojat kā slēdzi, parasti apraksta loģikas vārti.
Varat izmantot loģiskos vārtus, lai veiktu bināras darbības, piemēram, saskaitīšanu, reizināšanu un dalīšanu.
Atstāj atbildi