Gerbang logik: semua yang anda perlu tahu

gerbang logik

yang get logik adalah asas elektronik digital. Atas sebab ini, mereka sangat penting, dan jika anda ingin mula bekerja dengan mereka, anda harus tahu apa itu, bagaimana ia dibentuk, dan fungsinya. Oleh itu, anda boleh menggunakan siri cip yang ada di pasaran yang mempunyai pintu jenis ini supaya anda boleh mula membuat projek anda sendiri yang berfungsi dengan logik ini.

Pintu-pintu ini, digabungkan dengan yang lain Komponen elektronik, dan juga dengan pinggan seperti Arduino, mereka boleh memberi banyak permainan kepada pembuat seperti yang anda boleh lihat sendiri.

Apakah get logik?

litar logik digital

yang gerbang logik ia adalah elemen asas logik digital untuk pelaksanaan litar elektronik digital. Pintu ini memberikan isyarat voltan rendah (0) atau tinggi (1) pada outputnya bergantung pada keadaan inputnya. Mereka biasanya mempunyai satu pintu keluar dan dua pintu masuk, tetapi mungkin terdapat pintu dengan lebih daripada 2 pintu masuk. Di samping itu, terdapat kekhususan seperti get inverting atau NOT, ia hanya mempunyai satu input dan satu output.

Terima kasih kepada input dan output Boolean ini yang anda boleh dapatkan operasi logik binari asas, seperti penambahan, pendaraban, penolakan, dsb.

Bagaimana ia dilaksanakan?

Gerbang logik bukan sahaja boleh dilaksanakan dalam satu cara. Malah, itulah sebabnya ada yang berbeza keluarga logik. Setiap keluarga ini akan melaksanakan pintu masuk dalam satu cara, menggunakan komponen elektronik yang berbeza.

Oleh ejemploJika TTL digunakan untuk cip, get akan terdiri daripada transistor bipolar, manakala logik CMOS hanya berdasarkan transistor MOSFET. Sebagai tambahan kepada kedua-dua keluarga ini, yang biasanya paling popular, terdapat juga yang lain seperti BiCMOS (menggabungkan transistor bipolar dan CMOS), RTL (perintang dan transistor bipolar), DTL (diod dan transistor), ECL, IIL, dll.

Tidak ada satu keluarga yang lebih baik daripada yang lain, ia bergantung pada permohonan. Akan tetapi, CMOS Ia adalah salah satu yang paling banyak digunakan dalam litar lanjutan, seperti CPU, MCU, GPU, memori, dll. Untuk litar lain yang lebih mudah, ia juga biasa untuk mencari TTL.

aplikasi

penambah mudah

Aplikasi get logik ini tidak berkesudahan. Dengan "bata" penting ini anda boleh membina pelbagai litar digital. Daripada penambah mudah, kepada CPU yang kompleks, melalui banyak litar lain yang boleh anda bayangkan. Malah, kebanyakan sistem yang anda gunakan setiap hari, seperti PC anda, TV anda, mudah alih, dsb., mempunyai berbilion get logik.

Untuk mencipta litar ini, adalah perlu untuk mempunyai pengetahuan tentang logik digital, algebra Boolean, pengetahuan yang baik tentang sistem binari, memudahkan fungsi, dsb. Semua ini akan memberikan beberapa artikel lagi, tetapi ia akan menjadi menarik ...

Un contoh praktikal penggunaan get logik adalah penambah mudah ini yang boleh anda lihat dalam imej di atas. Ia adalah litar yang sangat mudah, yang mampu menambah dua bit (A dan B) dalam inputnya untuk memberikan hasil Sum, dan juga Carry, iaitu, apa yang anda ambil ... Anda boleh melihat hasilnya. berikan dalam jadual berikut:

A B Sum Bawa Hasil binari
0 0 0 0 00
0 1 1 0 01
1 0 1 0 01
1 1 0 1 10

Jika anda melihat jadual ini, jika anda menambah 0 + 0 dalam binari ia memberi anda 0, jika anda menambah 1 + 0 ia adalah 1, tetapi jika anda menambah 1 + 1 ia akan memberikan 2, yang dalam sistem binari sepadan dengan 10.

Jenis get logik

SIMBOL get logik

Bagi yang jenis get logik, anda mempunyai bilangan yang baik, walaupun yang paling banyak digunakan ialah yang berikut (dengan jadual kebenarannya):

Seperti yang anda lihat dalam imej di atas, terdapat beberapa tatanama untuk mewakili get logik dalam litar. Yang paling meluas ialah ANSI (baris kedua), walaupun adalah baik untuk mengetahui persamaan untuk dapat mentafsir litar lain dengan format lain (DIN atau Jerman, BS atau British, IEC, NEMA, ...).
  • Penampan (Ya): ia dikenali sebagai penampan atau get langsung, kerana outputnya akan mempunyai keadaan yang sama dengan inputnya. Walaupun ia mungkin kelihatan tidak berguna, dalam banyak litar logik ia sering digunakan sebagai penguat arus atau sebagai pengikut voltan.
Masuk Salida
0 0
1 1
  • BUKAN (penyongsang): ialah penafian logik (¬ o '), iaitu, ia menyongsangkan bit pada outputnya.
Masuk Salida
0 1
1 0
  • DAN (Y): get lain ini melaksanakan fungsi produk (·) bit binari inputnya. Iaitu, ia akan menjadi seperti mendarab A dan B. Oleh itu, apa-apa dengan sifar adalah sifar, ia hanya akan memberikan satu output jika kedua-dua input adalah 1. Oleh itu namanya 1 DAN 1.
A B S
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
  • EMAS): get lain ini melakukan operasi tambah logik (+). Iaitu, Sama ada salah satu daripada outputnya ATAU yang lain, ATAU kedua-duanya mestilah pada 1 untuk outputnya menjadi 1. Apabila kedua-duanya adalah 0, output adalah 0 juga.
A B S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
  • XOR (atau eksklusif): Eksklusif ATAU ini melaksanakan fungsi Boolean A'B + AB ', dan simbolnya ialah

    . Dalam kes ini, jika dua inputnya adalah sama, outputnya ialah 0. Jika ia berbeza, maka ia akan menjadi 1.
A B S
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
  • NAND (Y dinafikan): ialah hasil logik yang dinafikan, iaitu songsangan AND. Ia seperti menggunakan NOT pada output AND untuk menyongsangkan bit output. Oleh itu, hasilnya adalah:
A B S
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
  • NOR (Atau dinafikan): jumlah logik yang dinafikan, atau apa yang sama, OR dengan output yang dinafikan, menghasilkan songsangan OR.
A B S
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0
  • XNOR (NOR eksklusif): ia seperti menggunakan pelengkap binari pada get XOR. Iaitu, lakukan operasi AB + A'B '. A darab B ditambah kepada A darab B dinafikan. Oleh itu, output akan menjadi seperti XOR terbalik:
A B S
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Kedua-dua NOR dan NAND adalah dua gerbang yang paling menarik, kerana ia dikenali sebagai gerbang logik sejagat. Iaitu, anda boleh membuat litar hanya dengan mereka untuk mewakili sebarang jenis get logik yang lain. Ini penting, kerana jika anda membeli cip dengan pintu ini, anda boleh mempunyai semua fungsi. Sebagai contoh, jika dua input NOR dirapatkan atau NAND bersamaan dengan NOT. Anda mempunyai lebih banyak persamaan di sini:

pintu yang setara

Fungsi: electronics-tutorials.ws

Te saya nasihatkanUntuk mengetahui lebih lanjut, Google litar ringkas dengan mana-mana gerbang. Dan untuk mengetahui apa yang dilakukannya, lakukan sejenis "kejuruteraan terbalik", ikuti baris input dan output dan lihat status setiap baris mengikut input yang diberikan kepada output.

Oleh ejemploJika anda melihat imej di atas, gambar rajah kesetaraan OR dengan get NAND, anda akan melihat bahawa ia terdiri daripada dua get NAND dengan outputnya dirapatkan dan kedua-dua output pergi ke NAND yang lain. Ingat perkara berikut:

  • Jika anda pergi ke jadual kebenaran NAND, anda akan melihat bahawa apabila dua inputnya ialah 0, outputnya ialah 1, dan apabila dua inputnya ialah 1, outputnya ialah 0.
  • Oleh kerana ia dirapatkan, jika input ialah 1 (satu memasukkan kedua-duanya), hasilnya ialah 0. Dan apabila input ialah 0 (kedua-duanya sifar), output akan menjadi 1, yang bersamaan dengan NOT.
  • Oleh itu, kita mempunyai dua NOT untuk bit A dan B. Oleh itu, pada outputnya kita akan mempunyai A 'dan B'.
  • Kedua-dua penolakan tersebut masuk ke NAND terakhir, yang akan melakukan produk logik songsang bagi kedua-dua bit tersebut.
  • Menurut undang-undang logik, ini sama dengan jumlah langsung, iaitu, A + B. Oleh itu, keputusan akhir akan menjadi seolah-olah ia adalah ATAU ...

Siri Cip Logic Gate - Di Mana Nak Beli

Di kedai khusus dalam elektronik anda boleh beli kerepek murah dengan get logik untuk mula digunakan dalam projek anda. Cip ini bukan satu get logik, tetapi ia membenarkan anda memiliki beberapa daripadanya supaya anda boleh memautkan input dan outputnya mengikut keperluan anda. Sebagai contoh, dalam rajah dalam imej di atas anda boleh melihat pinout tipikal cip DIP dengan 4 get NAND. Di samping itu, ia juga mempunyai dua pin untuk kuasa (Vcc dan GND).

Berikut adalah beberapa cadangan pembelian:

Sumber lain

Untuk mengetahui lebih lanjut tentang cara melaksanakan get ini dan cara mula mencipta litar dengannya, anda boleh menggunakan ini recursos otros apa yang saya cadangkan:

Logik digital dengan Arduino

Arduino UNO fungsi milis

Sumber lain apa yang anda ada di tangan anda jika anda sudah ada pinggan Arduino UNO di tangan anda adalah gunakan Arduino IDE untuk membuat lakaran yang mensimulasikan fungsi logik ini untuk, sebagai contoh, melihat hasilnya dengan cara yang lebih visual dengan LED yang menyerupai output pintu. Sebagai contoh, meletakkan LED pada pin 7 dan menggunakan 8 dan 9 sebagai input A dan B:

int pinOut = 7;
int pinA = 8;
int pinB = 9;

void setup()
{
pinMode(pinOut, OUTPUT);
pinMode(pinA, INPUT);
pinMode(pinB, INPUT);
}
void loop()
{
boolean pinAState = digitalRead(pinA);
boolean pinBState = digitalRead(pinB);
boolean pinOutState;
//AND
pinOutState =pinAState & pinBState;
digitalWrite(pinOut, pinOutState);
}

Di sini fungsi AND (&) telah digunakan, seperti yang anda lihat, tetapi anda boleh menggantikan baris kod tersebut di bawah baris // AND dengan yang lain untuk digunakan fungsi logik yang lain:

//OR
pinOutState = pinAState | pinBState;

//NOT
pinOutState = !pinAState;

//XOR
pinOutState = pinAState ^ pinBState;

//NAND
pinOutState = !(pinAState & pinBState);

//NOR
pinOutState = !(pinAState | pinBState);

//XNOR
pinOutState = !(pinAState ^ pinBState);


Menjadi yang pertama untuk komen

Tinggalkan komen anda

Alamat email anda tidak akan disiarkan. Ruangan yang diperlukan ditanda dengan *

*

*

  1. Bertanggungjawab atas data: Miguel Ángel Gatón
  2. Tujuan data: Mengendalikan SPAM, pengurusan komen.
  3. Perundangan: Persetujuan anda
  4. Komunikasi data: Data tidak akan disampaikan kepada pihak ketiga kecuali dengan kewajiban hukum.
  5. Penyimpanan data: Pangkalan data yang dihoskan oleh Occentus Networks (EU)
  6. Hak: Pada bila-bila masa anda boleh menghadkan, memulihkan dan menghapus maklumat anda.