Circuits numériques - Portes logiques

Les circuits électroniques numériques fonctionnent avec des tensions de two logic levelsà savoir Logic Low et Logic High. La plage de tensions correspondant à Logic Low est représentée par «0». De même, la plage de tensions correspondant à Logic High est représentée par «1».

Le circuit électronique numérique de base qui a une ou plusieurs entrées et une seule sortie est appelé Logic gate. Par conséquent, les portes logiques sont les éléments constitutifs de tout système numérique. Nous pouvons classer ces portes logiques dans les trois catégories suivantes.

  • Portes de base
  • Portails universels
  • Portes spéciales

Maintenant, laissez-nous discuter des portes logiques dans chaque catégorie une par une.

Portes de base

Dans les chapitres précédents, nous avons appris que les fonctions booléennes peuvent être représentées soit sous forme de somme de produits, soit sous forme de produit de somme en fonction de l'exigence. Ainsi, nous pouvons implémenter ces fonctions booléennes en utilisant des portes de base. Les portes de base sont des portes ET, OU ET NON.

ET porte

Une porte ET est un circuit numérique qui a deux entrées ou plus et produit une sortie, qui est le logical ANDde toutes ces entrées. Il est facultatif de représenter leLogical AND avec le symbole «.».

Le tableau suivant montre les truth table de la porte ET à 2 entrées.

UNE B Y = AB
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Ici A, B sont les entrées et Y est la sortie de deux portes ET d'entrée. Si les deux entrées sont «1», alors seule la sortie, Y est «1». Pour les combinaisons d'entrées restantes, la sortie, Y est «0».

La figure suivante montre le symbol d'une porte ET, qui a deux entrées A, B et une sortie, Y.

Cette porte ET produit une sortie (Y), qui est le logical ANDde deux entrées A, B. De même, s'il y a 'n' entrées, alors la porte ET produit une sortie, qui est le ET logique de toutes ces entrées. Cela signifie que la sortie de la porte ET sera «1», lorsque toutes les entrées seront «1».

OU porte

Une porte OU est un circuit numérique qui a deux entrées ou plus et produit une sortie, qui est le OU logique de toutes ces entrées. Celogical OR est représenté par le symbole «+».

Le tableau suivant montre les truth table de la porte OU à 2 entrées.

UNE B Y = A + B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1

Ici, A, B sont les entrées et Y est la sortie de deux portes OU d'entrée. Si les deux entrées sont «0», alors seule la sortie, Y est «0». Pour les combinaisons d'entrées restantes, la sortie, Y est «1».

La figure suivante montre le symbol d'une porte OU, qui a deux entrées A, B et une sortie, Y.

Cette porte OU produit une sortie (Y), qui est le logical ORde deux entrées A, B. De même, s'il y a «n» entrées, alors la porte OU produit une sortie, qui est le OU logique de toutes ces entrées. Cela signifie que la sortie d'une porte OU sera «1», lorsqu'au moins une de ces entrées est «1».

PAS de porte

Une porte NOT est un circuit numérique qui a une seule entrée et une seule sortie. La sortie de la porte NOT est lalogical inversiond'entrée. Par conséquent, la porte NOT est également appelée inverseur.

Le tableau suivant montre les truth table de la porte PAS.

UNE Y = A '
0 1
1 0

Ici, A et Y sont respectivement l'entrée et la sortie de la porte NOT. Si l'entrée, A est «0», alors la sortie, Y est «1». De même, si l'entrée, A est «1», alors la sortie, Y est «0».

La figure suivante montre le symbol de la porte NOT, qui a une entrée, A et une sortie, Y.

Cette porte NOT produit une sortie (Y), qui est le complement d'entrée, A.

Portails universels

Les portes NAND et NOR sont appelées comme universal gates. Parce que nous pouvons implémenter n'importe quelle fonction booléenne, qui est sous forme de somme de produits en utilisant uniquement des portes NAND. De même, nous pouvons implémenter n'importe quelle fonction booléenne, qui est sous la forme de sommes en utilisant uniquement des portes NOR.

Porte NAND

La porte NAND est un circuit numérique qui a deux entrées ou plus et produit une sortie, qui est le inversion of logical AND de toutes ces entrées.

Le tableau suivant montre les truth table de la porte NAND à 2 entrées.

UNE B Y = (AB) '
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0

Ici, A, B sont les entrées et Y est la sortie de deux portes NAND d'entrée. Lorsque les deux entrées sont égales à «1», la sortie Y est égale à «0». Si au moins une des entrées est égale à zéro, alors la sortie, Y est «1». Ceci est juste opposé à celui du fonctionnement de la porte ET à deux entrées.

L'image suivante montre le symbol de la porte NAND, qui a deux entrées A, B et une sortie, Y.

Le fonctionnement de la porte NAND est le même que celui de la porte ET suivie d'un inverseur. C'est pourquoi le symbole de la porte NAND est représenté comme ça.

Porte NOR

La porte NOR est un circuit numérique qui a deux entrées ou plus et produit une sortie, qui est le inversion of logical OR de toutes ces entrées.

Le tableau suivant montre les truth table de la porte NOR à 2 entrées

UNE B Y = (A + B) '
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

Ici, A, B sont les entrées et Y est la sortie. Si les deux entrées sont «0», alors la sortie, Y est «1». Si au moins une des entrées est «1», alors la sortie, Y est «0». Ceci est juste opposé à celui du fonctionnement de la porte OU à deux entrées.

La figure suivante montre le symbol de la porte NOR, qui a deux entrées A, B et une sortie, Y.

Le fonctionnement de la porte NOR est le même que celui de la porte OU suivie d'un inverseur. C'est pourquoi le symbole de la porte NOR est représenté comme ça.

Portes spéciales

Les portes Ex-OR et Ex-NOR sont appelées portes spéciales. Parce que ces deux portes sont des cas particuliers de portes OR & NOR.

Porte Ex-OU

La forme complète de la porte Ex-OR est Exclusive-ORporte. Sa fonction est la même que celle de la porte OU sauf dans certains cas, lorsque les entrées ont un nombre pair de un.

Le tableau suivant montre les truth table de la porte Ex-OR à 2 entrées.

UNE B Y = A⊕B
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0

Ici, A, B sont les entrées et Y est la sortie de deux portes Ex-OR d'entrée. La table de vérité de la porte Ex-OR est la même que celle de la porte OU pour les trois premières lignes. La seule modification est dans la quatrième ligne. Cela signifie que la sortie (Y) est zéro au lieu de un, lorsque les deux entrées sont une, car les entrées ont un nombre pair de un.

Par conséquent, la sortie de la porte Ex-OR est «1», lorsqu'une seule des deux entrées est «1». Et c'est zéro, lorsque les deux entrées sont identiques.

La figure ci-dessous montre le symbol de la porte Ex-OR, qui a deux entrées A, B et une sortie, Y.

Le fonctionnement de la porte Ex-OU est similaire à celui de la porte OU, à l'exception de quelques combinaisons d'entrées. C'est pourquoi le symbole de la porte Ex-OR est représenté comme ça. La sortie de la porte Ex-OR est «1», quand un nombre impair de ceux est présent aux entrées. Par conséquent, la sortie de la porte Ex-OR est également appeléeodd function.

Porte Ex-NOR

La forme complète de la porte Ex-NOR est Exclusive-NORporte. Sa fonction est la même que celle de la porte NOR sauf dans certains cas, lorsque les entrées ont un nombre pair de un.

Le tableau suivant montre les truth table de la porte Ex-NOR à 2 entrées.

UNE B Y = A⊙B
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1

Ici, A, B sont les entrées et Y est la sortie. La table de vérité de la porte Ex-NOR est la même que celle de la porte NOR pour les trois premières lignes. La seule modification est dans la quatrième ligne. Cela signifie que la sortie est une au lieu de zéro, lorsque les deux entrées sont une.

Par conséquent, la sortie de la porte Ex-NOR est «1», lorsque les deux entrées sont identiques. Et il est nul, lorsque les deux entrées sont différentes.

La figure suivante montre le symbol de la porte Ex-NOR, qui a deux entrées A, B et une sortie, Y.

Le fonctionnement de la porte Ex-NOR est similaire à celui de la porte NOR, à l'exception de quelques combinaisons d'entrées. C'est pourquoi le symbole de la porte Ex-NOR est représenté comme ça. La sortie de la porte Ex-NOR est «1», quand un nombre pair de ceux est présent aux entrées. Par conséquent, la sortie de la porte Ex-NOR est également appeléeeven function.

À partir des tables de vérité ci-dessus des portes logiques Ex-OR et Ex-NOR, nous pouvons facilement remarquer que l'opération Ex-NOR n'est que l'inversion logique de l'opération Ex-OR.