Porte logiche AND, OR, NOT, AND-NOT, OR-NOT e relative tavole di verità

Un circuito elettrico progettato per eseguire qualsiasi operazione logica sui dati di input è chiamato elemento logico. I dati di ingresso sono qui rappresentati sotto forma di tensioni a diversi livelli, e il risultato di un'operazione logica sull'uscita è ottenuto anche sotto forma di tensione a un certo livello.

In questo caso, gli operandi vengono passati in notazione binaria — l'ingresso dell'elemento logico accetta segnali sotto forma di alta o bassa tensione, che servono essenzialmente come dati di ingresso. Quindi, una tensione di alto livello, che è un 1 logico, indica il vero valore dell'operando e una tensione di basso livello pari a 0, il valore falso. 1 - VERO, 0 - FALSO.

Elemento logico: un elemento che implementa una certa connessione logica tra i segnali di ingresso e di uscita. Gli elementi logici sono comunemente usati per costruire circuiti logici di computer, circuiti discreti per il controllo e la gestione automatica.Tutti i tipi di elementi logici, indipendentemente dalla loro natura fisica, sono caratterizzati da valori discreti di segnali di ingresso e uscita.

Le porte logiche hanno uno o più ingressi e una o due uscite (solitamente invertite). I valori di «zero» e «uno» dei segnali di uscita degli elementi logici sono determinati dalla funzione logica svolta dall'elemento, e i valori di «zero» e «uno» dei segnali di ingresso, che riproducono il ruolo delle variabili indipendenti. Esistono funzioni logiche elementari che possono essere utilizzate per costruire qualsiasi funzione logica complessa.

A seconda della disposizione del circuito dell'elemento, dei suoi parametri elettrici, i livelli logici (livelli di alta e bassa tensione) all'ingresso e all'uscita hanno gli stessi valori per gli stati alto e basso (vero e falso).

Tradizionalmente, gli elementi logici sono prodotti sotto forma di speciali componenti radio - circuiti integrati. Le operazioni logiche come join, disjoin, negate e add modulo (AND, OR, NOT, exclusive OR) sono le operazioni di base eseguite sugli elementi logici dei tipi di base. Diamo un'occhiata più da vicino a ciascuno di questi tipi di porte logiche.

Elemento logico "AND" — connessione, moltiplicazione logica e AND

Un "AND" è un elemento logico che esegue una concatenazione o una moltiplicazione logica sui dati di input. Questo elemento può avere da 2 a 8 (gli elementi "AND" più comuni in produzione con 2, 3, 4 e 8 ingressi) ingressi e un'uscita.

I simboli degli elementi logici «AND» con diverso numero di ingressi sono mostrati in figura. Nel testo, un elemento logico «E» con uno o un altro numero di ingressi è designato come «2I», «4I», ecc. — elemento "AND" con due ingressi, con quattro ingressi, ecc.

La tabella di verità per l'elemento 2I mostra che l'output dell'elemento sarà logico solo se quelli logici sono entrambi sul primo input AND sul secondo input. Negli altri tre casi possibili, l'output sarà zero.

Nei diagrammi occidentali, l'icona dell'elemento "E" ha una linea retta all'ingresso e un arrotondamento all'uscita. Sui diagrammi interni — un rettangolo con il simbolo «&».

OR elemento logico - disgiunzione, addizione logica, OR

Un "OR" è un elemento logico che esegue un'operazione di addizione logica o disgiunta sui dati di input. Come l'elemento "AND", viene prodotto con due, tre, quattro, ecc. l'ingresso e un'uscita. In figura sono riportati i simboli degli elementi logici «OR» con diverso numero di ingressi. Questi elementi sono etichettati come segue: 2OR, 3OR, 4OR, ecc.

La tavola di verità per l'elemento «2OR» mostra che per la comparsa di un'unità logica in uscita, è sufficiente che l'unità logica sia sul primo ingresso OPPURE sul secondo ingresso. Se la logica sarà su due ingressi contemporaneamente, anche l'uscita sarà una.

Nei diagrammi occidentali, l'elemento OR ha un punto di ingresso arrotondato e un punto di uscita arrotondato. Sui diagrammi interni — un rettangolo con il simbolo «1».

Porta logica «NO» — negazione, invertitore, NO

«NOT» è un elemento logico che esegue l'operazione di negazione logica sui dati di input. Questo elemento, che ha un'uscita e un solo ingresso, è chiamato anche inverter perché di fatto inverte (inverte) il segnale di ingresso. La figura mostra la notazione convenzionale dell'elemento logico "NO".

La tabella di verità per l'inverter mostra che un alto potenziale all'ingresso dà un basso potenziale all'uscita e viceversa.

Nei diagrammi occidentali, l'icona dell'elemento «NO» ha la forma di un triangolo con un cerchio all'uscita. Sulle catene di bit — un rettangolo con il simbolo «1», con un cerchio all'uscita.

Elemento logico «AND-NOT» — connessione (moltiplicazione logica) con negazione, NAND

«AND-NOT» — elemento logico che esegue l'operazione di addizione logica dei dati di input, e quindi l'operazione di negazione logica, il risultato viene inviato all'output. In altre parole, è fondamentalmente l'elemento AND integrato con l'elemento NOT. La figura mostra la notazione convenzionale dell'elemento logico «2I-NOT».

La tabella di verità per l'elemento NAND è l'opposto della tabella di verità per l'elemento AND. Invece di tre zeri e uno, ci sono tre uno e uno zero. L'elemento NAND è anche chiamato elemento Schaefer in onore del matematico Henry Morris Schaefer, che per primo ne notò l'importanza operazione logica nel 1913. È designato "E", solo con un cerchio all'uscita.

Elemento logico «OR-NOT» — disgiunzione (aggiunta logica) con negazione, NOR

«OR -NOT» — un elemento logico che esegue l'operazione di addizione logica sui dati di input, e quindi l'operazione di negazione logica, il risultato viene inviato all'output. In altre parole, è un elemento "OR" integrato con un elemento "NOT" — un inverter. La figura mostra la notazione convenzionale dell'elemento logico «2OR-NOT».

La tavola di verità per l'elemento OR-NOT è l'opposto della tavola di verità per l'elemento OR. Un alto potenziale all'uscita si ottiene solo in un caso - bassi potenziali vengono applicati contemporaneamente a entrambi gli ingressi. Indicato come «OR», solo con un cerchio di uscita che indica l'inversione.

Porta logica «OR esclusivo» — addizione modulo 2, XOR

"OR esclusivo": un elemento logico che esegue un'operazione logica di aggiunta di dati di input modulo 2, ha due input e un output. Questi elementi sono spesso utilizzati negli schemi di controllo. La figura mostra il simbolo di questo elemento.

L'immagine negli schemi occidentali - come «OR» con un'ulteriore barra curva sul lato dell'ingresso, in quelli domestici - come «OR», solo invece di «1» sarà scritto «= 1».

Questo elemento logico è anche chiamato "disuguaglianza". Un livello di alta tensione sarà in uscita solo quando i segnali in ingresso non sono uguali (uno uno, un altro zero, o uno zero e l'altro), anche se ce ne sono due contemporaneamente in ingresso, l'uscita sarà essere zero — questa è la differenza da «OR». Questi elementi logici sono ampiamente utilizzati nei sommatori.