Technologia ludzka osiągnęła swój szczyt dzięki systemom cyfrowym.
Mikrokontroler lub mikroprocesor jest zwykle używany w takich systemach, które przechowują, przetwarzają i przekazują dane w postaci cyfrowej.
Obwody cyfrowe dostarczają i odbierają dane w postaci cyfr binarnych (jedynki i zera).
Ponadto bramki logiczne położyły podwaliny pod masę cyfrowych obwodów logicznych, które istnieją obecnie.
Komputery stały się niezbędnym elementem codziennego życia, ponieważ mogą wykonywać szeroki zakres zadań i operacji w bardzo krótkim czasie.
Jednym z najważniejszych zadań procesora komputera jest przeprowadzanie procesów logicznych przy użyciu sprzętu, takiego jak układy scalone, technologie oprogramowania i obwody elektryczne.
Komputery używają cyfr binarnych zamiast cyfr cyfrowych do prostych operacji. Bramki logiczne wykonują wszystkie operacje.
Co to jest bramka logiczna?
Bramka logiczna jest elementem układów cyfrowych, który służy jako blok konstrukcyjny.
Wykonują podstawowe operacje logiczne w obwodach cyfrowych. Bramki logiczne są stosowane w prawie każdym sprzęcie technologicznym, z którego korzystamy współcześnie.
Na przykład bramki logiczne można znaleźć na urządzeniach mobilnych, tabletach i urządzeniach pamięci.
Bramki logiczne obwodu podejmują decyzje na podstawie miksu sygnałów cyfrowych wysyłanych do jego wejść. Zdecydowana większość bramek logicznych ma dwa wejścia i jedno wyjście.
Do konstruowania bramek logicznych stosuje się algebrę Boole'a. W dowolnym momencie każdy terminal znajduje się w jednym z dwóch stanów binarnych: fałsz lub prawda.
Fałsz równa się zero, podczas gdy prawda równa się jeden. Wyjście binarne będzie się różnić w zależności od rodzaju użytej bramki logicznej i miksu wejściowego.
Bramka logiczna jest podobna do włącznika światła, ponieważ wyjście jest wyłączone w jednej pozycji i włączone w drugiej. Bramki logiczne są często stosowane w układach scalonych (IC).
Jakie są różne typy bramek logicznych?
Bramki logiczne są podzielone na siedem typów:
- ROLNICZE
- OR
- NIE
- NOR
- NAND
- XOR
- XNOR
Teraz przyjrzyjmy się bliżej każdemu z nich.
1. Brama I
To bramka logiczna na najbardziej podstawowym poziomie. Dostępne są dwa rodzaje wejść: 0 i 1.
Jego działanie jest identyczne jak operatora „i”. Jeśli wszystkie wejścia bramki mają tę samą wartość (prawda), wynikiem jest 1, w przeciwnym razie 0 jest dostarczane, gdy którekolwiek z wejść ma tę samą wartość (fałsz).
Wyrażenie
Y = AB
Schemat blokowy
Tabela prawdy
A | B | Wydajność |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
2. Bramka OR
Bramki OR mają dwa lub więcej wejść i są rodzajem bramki logicznej.
Może jednak generować tylko jedno wyjście naraz. Zgodnie z algebrą bramka OR tworzy sumę danych wejściowych.
Wyjście bramki OR jest normalnie prawdziwe (1), gdy co najmniej jedno z jej wejść jest prawdziwe; w przeciwnym razie wynikiem jest zero.
Wyrażenie
Y = A+B
Schemat blokowy
Tabela prawdy
A | B | Wydajność |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
3. Brama NOT
W danym momencie może mieć tylko jedno wejście i wyjście. Z drugiej strony bramki NOT są powszechnie używane do generowania danych wyjściowych, a nie wejściowych.
Wynikiem jest 0, jeśli wejście bramki NOT wynosi 1; jeśli wejście to 0, wynikiem jest 1.
Ze względu na swoją funkcję jest również nazywany falownikiem. Bramka NOT jest czasami nazywana bramką jednoargumentową ze względu na wyraźną liczbę wszystkich wejść.
Wyrażenie
Y=A'
Schemat blokowy
Tabela prawdy
Wejście (A) | Wyjście (NIE A) |
0 | 1 |
1 | 0 |
4. Brama NOR
Składa się z obu bramek OR i NOT. Bramka NOR jest biegunowym przeciwieństwem bramki OR pod względem sposobu działania.
W dowolnym momencie bramka NOR może mieć dwa lub więcej wejść, ale tylko jedno wyjście. Gdy wszystkie wejścia są zerowe, bramka NOR zwraca 1; jednak jeśli którekolwiek z wejść ma wartość jeden (1), wyjście ma wartość zero (0).
Wyrażenie
Y=(A+B)'
Schemat blokowy
Tabela prawdy
A | B | Wydajność |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
5. Bramka NAND
Jest to kombinacja bramki AND i bramki NOT, która może przyjmować dwa lub więcej wejść w tym samym czasie, ale wyprowadza tylko jedno.
Metoda bramki NAND jest odwrotnością metody bramki AND. Gdy jedno z wejść bramki NAND ma wartość 0, uzyskuje się wyjście 1; w przeciwnym razie wyjście jest zawsze równe 0.
Wyrażenie
Y=(AB)'
Schemat blokowy
Tabela prawdy
A | B | Wydajność |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
6. Bramka XOR
Exclusive-OR, często znana jako bramka „Ex-OR”, to cyfrowa bramka logiczna, która przyjmuje więcej niż dwa wejścia, ale wyprowadza tylko jedną wartość.
Wyjście bramki XOR to „1”, jeśli jedno z wejść to „1”. Wynikiem jest „0”, jeśli oba wejścia mają wartość „1”. Wynikiem jest „0”, jeśli oba wejścia mają wartość „0”.
Wyrażenie
Y=A'.B+AB'
Schemat blokowy
Tabela prawdy
A | B | Wydajność |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
7. Brama XNOR
Exclusive-NOR, często znana jako bramka „EX-NOR”, to cyfrowa bramka logiczna, która przyjmuje więcej niż dwa wejścia, ale wyprowadza tylko jedno.
Jeśli oba wejścia mają wartość „1”, wyjście XNOR Gate to „1”. Wynikiem jest „0”, gdy oba wejścia mają wartość „0”. Wynikiem będzie „0”, jeśli jedno z wejść ma wartość „0”.
Wyrażenie
Y=A.B+A'B'
Schemat blokowy
Tabela prawdy
A | B | Wydajność |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Zastosowania bramek logicznych
- Bramki logiczne można łączyć na wiele sposobów, a najnowsze urządzenia, satelity, a nawet roboty wymagają miliona takich kombinacji.
- Bramki logiczne są używane w wielu zastosowaniach. Chipy (IC) zawierają te komponenty, które można znaleźć w komputerach, telefonach, laptopach i innych urządzeniach elektronicznych.
- Transfer danych, obliczenia i przetwarzanie danych korzystają z bramek logicznych. Bramki logiczne są szeroko stosowane w logice tranzystorowo-tranzystorowej i elektronice CMOS.
- Alarmy antywłamaniowe, brzęczyki, przełączniki i światła uliczne wykorzystują proste kombinacje bramek logicznych. Bramki te są szeroko stosowane w wielu gałęziach przemysłu, ponieważ mogą wybrać start lub zatrzymanie w zależności od logiki.
ZALETY
- Są niedrogie. W rezultacie stają się one wysoce opłacalne.
- Potrzebuje mniej prądu.
- Logika 0 i logika 1 są wyraźnie oddzielone.
- Służy jako podstawa każdego gadżetu cyfrowego.
- Używa algebry Boole'a do wykonywania operacji logicznych.
Wady
- Realizacja bramki logicznej jest nie do pomyślenia w bardziej wyrafinowanym systemie lub projekcie obwodu, ponieważ trudno jest je odpowiednio umieścić i połączyć.
- Niskie napięcie robocze to dobra rzecz.
- Wejście i wyjście są oddzielone opóźnieniem czasowym.
Wnioski
Przepływem prądu elektrycznego zajmuje się bramka logiczna.
Musisz wprowadzić do niego dane wejściowe, a jeśli transfer jest włączony, prąd może przez niego przepływać.
Kryteria przepływu prądu, którego używasz jako przełącznika, są ogólnie opisywane przez bramkę logiczną.
Bramek logicznych można używać do wykonywania operacji binarnych, takich jak dodawanie, mnożenie i dzielenie.
Dodaj komentarz