Logiske porter: alt du trenger å vite

Las logiske porter er grunnlaget for digital elektronikk. Av denne grunn er de veldig viktige, og hvis du vil begynne å jobbe med dem, bør du vite hva de er, hvordan de er sammensatt og deres funksjon. Så du kan bruke serien med brikker som finnes på markedet som har denne typen dører, slik at du kan begynne å lage dine egne prosjekter som jobber med denne logikken.

Disse dørene, kombinert med andre Elektroniske komponenter, og selv med plater som Arduino, de kan gi mye spill til beslutningstakere som du kan se selv.

Hva er logiske porter?

Las logiske porter de er grunnleggende elementer i digital logikk for implementering av digitale elektroniske kretser. Disse portene gir signaler med lav (0) eller høy (1) spenning ved utgangen deres, avhengig av tilstanden til inngangene. De har generelt en utgang og to innganger, men det kan være dører med mer enn 2 innganger. I tillegg er det særegenheter som den inverterende porten eller NOT, den har bare én inngang og én utgang.

Takket være disse boolske inngangene og utgangene du kan få elementære binære logiske operasjoner, som addisjon, multiplikasjon, negasjon, etc.

Hvordan blir de implementert?

Logiske porter kan ikke bare implementeres på én måte. Det er faktisk derfor det er forskjellige logiske familier. Hver av disse familiene vil implementere porten på én måte, ved å bruke forskjellige elektroniske komponenter.

av ejemploHvis TTL brukes til brikken, vil portene bestå av bipolare transistorer, mens CMOS-logikken er basert utelukkende på MOSFET-transistorer. I tillegg til disse to familiene, som vanligvis er de mest populære, finnes det også andre som BiCMOS (kombinerer bipolare og CMOS transistorer), RTL (motstander og bipolare transistorer), DTL (dioder og transistorer), ECL, IIL, etc.

Det er ikke en familie mye bedre enn en annen, det vil avhenge av søknaden. Men uansett, CMOS Det er en av de mest brukte i avanserte kretser, som CPU, MCU, GPU, minne, etc. For andre enklere kretser er det også vanlig å finne TTL.

søknader

Anvendelsene til disse logiske portene er uendelige. Med disse essensielle "klossene" kan du bygge mange digitale kretser. Fra en enkel adder, til en kompleks CPU, gjennom mange andre kretser som du kan forestille deg. Faktisk har mange av systemene du bruker hver dag, slik som PC-en din, TV-en, mobilen osv., milliarder av logiske porter.

Un praktisk eksempel for bruk av logiske porter ville være denne enkle addereren som du kan se på bildet ovenfor. Det er en veldig enkel krets, som er i stand til å legge til to bits (A og B) i inngangene sine for å gi Sum-resultatet, og også Carry, det vil si det du tar bort ... Du kan se resultatene det ville gi i følgende tabell:

Hvis du ser på denne tabellen, hvis du legger til 0 + 0 i binært gir det deg 0, hvis du legger til 1 + 0 er det 1, men hvis du legger til 1 + 1 vil det gi 2, som i binært system tilsvarer 10.

Typer logiske porter

Som for typer logiske porterDu har en god del av dem, selv om de mest brukte er følgende (med sannhetstabeller):

• Buffer (Ja): det er kjent som buffer eller direkte port, siden utgangen vil ha samme tilstand som inngangen. Selv om det kan virke ubrukelig, brukes det i mange logiske kretser ofte som en strømforsterker eller som en spenningsfølger.

• IKKE (omformer): er den logiske negasjonen (¬ o '), det vil si at den inverterer biten ved utgangen.

• OG (Y): denne andre porten utfører en produktfunksjon (·) av de binære bitene til dens inngang. Det vil si at det ville være som å multiplisere A og B. Derfor er alt med null null, det vil bare gi én til utgangen hvis begge inngangene er 1. Derav navnet 1 OG 1.

• GULL): denne andre porten utfører en logisk addisjonsoperasjon (+). Det vil si at enten den ene utgangen ELLER den andre, ELLER begge må være på 1 for at utgangen skal være 1. Når begge er 0, er utgangen 0 også.

• XOR (eller eksklusivt): Denne eksklusive OR utfører den boolske funksjonen A'B + AB ', og symbolet er

  . I dette tilfellet, hvis de to inngangene er like, er utgangen 0. Hvis de er forskjellige, vil den være 1.

• NAND (Y negert): er det negerte logiske produktet, det vil si det inverse av AND. Det er som å bruke en NOT på OG-utgangen for å invertere utgangsbitene. Derfor er resultatene:

• NOR (eller nektet): den negerte logiske summen, eller det som er det samme, en ELLER med sin negerte utgang, noe som resulterer i invers av ELLER.

• XNOR (eksklusiv NOR): det er som å bruke det binære komplementet på en XOR-port. Det vil si, utfør AB + A'B 'operasjonen. A ganger B lagt til A ganger B nektet. Derfor vil utgangene være som for den inverterte XOR:

Både NOR og NAND er to av de mest interessante portene, siden de er kjent som universelle logiske porter. Det vil si at du kun kan lage kretser med dem for å representere enhver annen type logisk port. Dette er viktig, siden hvis du kjøper sjetonger med disse dørene, kan du ha alle funksjonene. For eksempel, hvis de to inngangene til en NOR er brokoblet eller en NAND er ekvivalent med en NOT. Du har flere ekvivalenter her:

Funksjoner: electronics-tutorials.ws

Te jeg anbefalerFor å lære mer, Google en enkel krets med alle porter. Og for å finne ut hva den gjør, gjør en slags "reverse engineering", følg linjene til inngangene og utgangene og se statusen til hver linje i henhold til inngangene gitt til utgangen.

av ejemploHvis du ser på bildet ovenfor, ekvivalensdiagrammet til en OR med NAND-porter, vil du se at den består av to NAND-porter med brokoblet utgang og begge utgangene går til en annen NAND. Husk følgende:

• Hvis du går til NAND-sannhetstabellen, vil du se at når de to inngangene er 0, er utgangen 1, og når de to inngangene er 1, er utgangen 0.
• Ettersom de er brokoblet, hvis inngangen er 1 (en angir begge), er resultatet 0. Og når inngangen er 0 (begge null), vil utgangen være 1, som tilsvarer en NOT.
• Derfor har vi to NOT-er for bitene A og B. Ved deres utgang vil vi derfor ha A 'og B'.
• Disse to negasjonene går inn i den siste NAND, som vil utføre et inverst logisk produkt av disse to bitene.
• I følge logikkens lover tilsvarer dette den direkte summen, det vil si A + B. Derfor vil det endelige resultatet være som om det var en ELLER ...

Logic Gate Chip Series - Hvor kan du kjøpe

I butikker spesialisert på elektronikk kan du kjøpe billige chips med logiske porter for å begynne å bruke i prosjektene dine. Disse brikkene er ikke en enkelt logisk port, men de lar deg ha flere av dem slik at du kan koble deres innganger og utganger etter behov. For eksempel, i diagrammet i bildet ovenfor kan du se en typisk pinout av en DIP-brikke med 4 NAND-porter. I tillegg har den også to pinner for strøm (Vcc og GND).

Her er noen kjøpsanbefalinger:

• Ingen produkter funnet..
• Huaban: 30-brikkesett med universelle NAND-porter.
• Zebulon: 120 CMOS brikkesett.

Otros recursos

For å lære mer om hvordan du implementerer disse portene og hvordan du begynner å lage kretser med dem, kan du bruke disse Nok en ressurs hva anbefaler jeg:

• SimulIDE programvare for å kunne simulere driften av disse kretsene med porter. Det er gratis, åpen kildekode og på tvers av plattformer.
• Online binær kalkulator (Du kan også bruke operativsystemets kalkulator i binær modus).
• Ingen produkter funnet..
• Digital Logic Circuits Book: fra design til eksperiment.

Digital logikk med Arduino

Annen ressurs hva har du i hendene hvis du allerede har en tallerken Arduino UNO i dine hender er bruk Arduino IDE til å lage skisser som simulerer disse logiske funksjonene for for eksempel å se resultatet på en mer visuell måte med en LED som simulerer utgangen fra døren. For eksempel å sette en LED på pinne 7 og bruke 8 og 9 som innganger A og 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);
}

En OG (&)-funksjon har blitt brukt her, som du kan se, men du kan erstatte den kodelinjen under // AND-linjen med andre du kan bruke andre logiske funksjoner:

//OR
pinOutState = pinAState | pinBState;

//NOT
pinOutState = !pinAState;

//XOR
pinOutState = pinAState ^ pinBState;

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

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

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