Ketahui mengenai Gerbang Logik Asas dengan Jadual Kebenaran

Ketahui mengenai Gerbang Logik Asas dengan Jadual Kebenaran

Pada masa kini, komputer telah menjadi bagian yang tidak terpisahkan dari kehidupan kerana mereka melakukan banyak tugas dan operasi dalam jangka waktu yang singkat. Salah satu fungsi CPU yang paling penting dalam komputer adalah melakukan operasi logik dengan menggunakan perkakasan seperti Litar Bersepadu teknologi perisian & litar elektronik ,. Tetapi, bagaimana perkakasan dan perisian ini melakukan operasi seperti itu adalah teka-teki misteri. Untuk memiliki pemahaman yang lebih baik mengenai masalah yang begitu kompleks, kita harus mengenal istilah Boolean Logic, yang dikembangkan oleh George Boole. Untuk operasi yang mudah, komputer menggunakan digit binari dan bukannya digit digital. Semua operasi dilakukan oleh gerbang Logik Asas. Artikel ini membincangkan gambaran keseluruhan mengenai apa itu gerbang logik asas dalam elektronik digital dan cara kerjanya.



Apakah Pintu Logik Asas?

Gerbang logik adalah blok asas asas litar digital yang mempunyai dua input dan satu output. Hubungan antara i / p dan o / p didasarkan pada logik tertentu. Gerbang ini dilaksanakan menggunakan suis elektronik seperti transistor, dioda. Tetapi, dalam praktiknya, gerbang logik asas dibina menggunakan teknologi CMOS, FETS, dan MOSFET (Logam Oksida Semikonduktor FET) s . Pintu logik adalah digunakan dalam mikropemproses, mikrokontroler , aplikasi sistem tertanam, dan dalam elektronik dan litar projek elektrik . Pintu logik asas dikategorikan kepada tujuh: AND, OR, XOR, NAND, NOR, XNOR, dan NOT. Gerbang logik ini dengan simbol gerbang logik dan jadual kebenaran mereka dijelaskan di bawah.


Operasi Gerbang Logik Asas

Operasi Gerbang Logik Asas





Apakah 7 Pintu Logik Asas?

Gerbang logik asas dikelaskan kepada tujuh jenis: gerbang AND, gerbang ATAU, gerbang XOR, gerbang NAND, gerbang NOR, gerbang XNOR, dan gerbang BUKAN. Jadual kebenaran digunakan untuk menunjukkan fungsi logik gerbang. Semua pintu logik mempunyai dua input kecuali pintu NOT, yang hanya mempunyai satu input.

Semasa melukis jadual kebenaran, nilai perduaan 0 dan 1 digunakan. Setiap kemungkinan kombinasi bergantung pada jumlah input. Sekiranya anda tidak mengetahui mengenai gerbang logik dan jadual kebenarannya dan memerlukan panduan tentangnya, baca infografik berikut yang memberikan gambaran umum mengenai gerbang logik dengan simbol dan jadual kebenarannya.



Mengapa kita menggunakan Gerbang Logik Asas?

Pintu logik asas digunakan untuk melaksanakan fungsi logik asas. Ini adalah asas asas dalam IC digital (litar bersepadu). Sebilangan besar gerbang logik menggunakan dua input binari dan menghasilkan satu output seperti 1 atau 0. Dalam beberapa litar elektronik, sedikit gerbang logik digunakan sedangkan di beberapa litar lain, mikropemproses merangkumi berjuta-juta gerbang logik.

Pelaksanaan gerbang Logik dapat dilakukan melalui dioda, transistor, relay, molekul, dan optik sebaliknya unsur mekanik yang berbeza. Kerana alasan ini, gerbang logik asas digunakan seperti litar elektronik.


Perduaan & Perpuluhan

Sebelum membincangkan jadual kebenaran gerbang logik, adalah mustahak untuk mengetahui latar belakang nombor binari & perpuluhan. Kita semua tahu nombor perpuluhan yang kita gunakan dalam pengiraan sehari-hari seperti 0 hingga 9. Sistem nombor seperti ini merangkumi asas-10. Dengan cara yang sama, nombor binari seperti 0 dan 1 dapat digunakan untuk menandakan nombor perpuluhan di mana pun asas nombor binari adalah 2.

Kepentingan menggunakan nombor binari di sini adalah untuk menandakan kedudukan beralih sebaliknya kedudukan voltan komponen digital. Di sini 1 mewakili isyarat Tinggi atau voltan tinggi sedangkan '0' menentukan voltan rendah atau isyarat rendah. Oleh itu, aljabar Boolean dimulakan. Selepas itu, setiap gerbang logik dibincangkan secara berasingan ini mengandungi logik gerbang, jadual kebenaran, dan simbol khasnya.

Jenis Gerbang Logik

Pelbagai jenis gerbang logik dan simbol dengan jadual kebenaran dibincangkan di bawah.

Gerbang Logik Asas

Gerbang Logik Asas

DAN Pintu

Pintu AND adalah gerbang logik digital dengan ‘n’ i / ps one o / p, yang melakukan konjungsi logik berdasarkan kombinasi inputnya. Keluaran gerbang ini benar hanya apabila semua input benar. Apabila satu atau lebih input i / ps gerbang AND adalah salah, maka hanya output dari pintu AND adalah salah. Jadual simbol dan kebenaran gerbang AND dengan dua input ditunjukkan di bawah.

DAN Gerbang dan Jadual Kebenarannya

DAN Gerbang dan Jadual Kebenarannya

ATAU Pintu

Gerbang OR adalah gerbang logik digital dengan ‘n’ i / ps dan satu o / p, yang melakukan hubungan logik berdasarkan kombinasi inputnya. Keluaran gerbang OR adalah benar hanya apabila satu atau lebih input benar. Sekiranya semua i / ps gerbang itu salah, maka hanya keluaran gerbang OR yang salah. Jadual simbol dan kebenaran gerbang OR dengan dua input ditunjukkan di bawah.

ATAU Gerbang dan Jadual Kebenarannya

ATAU Gerbang dan Jadual Kebenarannya

BUKAN Pintu

Gerbang NOT adalah gerbang logik digital dengan satu input dan satu output yang menjalankan operasi inverter input. Keluaran gerbang NOT adalah kebalikan dari input. Apabila input gerbang NOT itu benar maka output akan menjadi salah dan sebaliknya. Jadual simbol dan kebenaran gerbang NOT dengan satu input ditunjukkan di bawah. Dengan menggunakan gerbang ini, kita dapat melaksanakan gerbang NOR dan NAND

BUKAN Pintu dan Jadual Kebenarannya

BUKAN Pintu dan Jadual Kebenarannya

Pintu NAND

Gerbang NAND adalah gerbang logik digital dengan ‘n’ i / ps dan satu o / p, yang melakukan operasi gerbang AND diikuti dengan operasi gerbang NOT. Pintu NAND direka dengan menggabungkan gerbang AND dan NOT. Sekiranya input gerbang NAND tinggi, maka output gerbang akan rendah. Jadual simbol dan kebenaran gerbang NAND dengan dua input ditunjukkan di bawah.

NAND Gate dan Jadual Kebenarannya

NAND Gate dan Jadual Kebenarannya

Pintu NOR

Gerbang NOR adalah gerbang logik digital dengan input n dan satu output, yang melakukan operasi gerbang OR diikuti dengan pintu NOT. Gerbang NOR direka dengan menggabungkan gerbang ATAU dan TIDAK. Apabila salah satu dari i / ps gerbang NOR adalah benar, maka output dari gerbang NOR akan menjadi salah. Jadual simbol dan kebenaran gerbang NOR dengan jadual kebenaran ditunjukkan di bawah.

NOR Gate dan Jadual Kebenarannya

NOR Gate dan Jadual Kebenarannya

Eksklusif-ATAU Gerbang

Gerbang Exclusive-OR adalah gerbang logik digital dengan dua input dan satu output. Bentuk pendek pintu ini adalah Ex-OR. Ia dilakukan berdasarkan operasi pintu OR. . Sekiranya salah satu input gerbang ini tinggi, maka output gerbang EX-OR akan tinggi. Jadual simbol dan kebenaran EX-OR ditunjukkan di bawah.

EX-OR Gate dan Jadual Kebenarannya

Gerbang EX-OR dan Jadual Kebenarannya

Gerbang Eksklusif-NOR

Gerbang Exclusive-NOR adalah gerbang logik digital dengan dua input dan satu output. Bentuk ringkas pintu ini adalah Ex-NOR. Ia dilakukan berdasarkan operasi pintu NOR. Apabila kedua-dua input gerbang ini tinggi, maka output gerbang EX-NOR akan menjadi tinggi. Tetapi, jika salah satu input tinggi (tetapi tidak keduanya), maka outputnya akan rendah. Jadual simbol dan kebenaran EX-NOR ditunjukkan di bawah.

Gerbang EX-NOR dan Jadual Kebenarannya

Gerbang EX-NOR dan Jadual Kebenarannya

Aplikasi gerbang logik ditentukan terutamanya berdasarkan jadual kebenarannya, iaitu cara operasi mereka. Pintu logik asas digunakan dalam banyak litar seperti kunci butang tekan, diaktifkan cahaya penggera pencuri , termostat keselamatan, sistem penyiraman automatik, dll.

Jadual Kebenaran untuk Menyatakan Litar Gerbang Logik

Litar gerbang dapat dinyatakan dengan kaedah biasa yang dikenali sebagai jadual kebenaran. Jadual ini merangkumi semua kombinasi keadaan logik input sama ada tinggi (1) atau rendah (0) untuk setiap terminal input gerbang logik melalui tahap logik output yang setara seperti tinggi atau rendah. Litar pintu logik NOT ditunjukkan di atas dan jadual kebenarannya memang sangat mudah

Jadual kebenaran gerbang logik sangat kompleks tetapi lebih besar daripada pintu TIDAK. Jadual kebenaran setiap gerbang mesti merangkumi banyak baris seperti ada kemungkinan kombinasi eksklusif untuk input. Sebagai contoh, untuk gerbang NOT, terdapat dua kemungkinan input sama ada 0 atau 1, sedangkan, untuk gerbang logik dua input, ada empat kemungkinan seperti 00, 01, 10 & 11. Oleh itu, ia merangkumi empat baris untuk jadual kebenaran setara.

Untuk gerbang logik 3-input, terdapat 8 kemungkinan input seperti 000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 & 111. Oleh itu, diperlukan jadual kebenaran termasuk 8 baris. Secara matematik, bilangan baris yang diperlukan dalam jadual kebenaran adalah bersamaan dengan 2 yang ditingkatkan menjadi kekuatan no. terminal i / p.

Analisis

Isyarat voltan dalam litar digital dilambangkan dengan nilai binari seperti 0 & 1 dikira merujuk kepada arde. Kekurangan voltan terutama menandakan '0' sedangkan keberadaan voltan bekalan DC penuh menandakan '1'.

Gerbang logik adalah jenis litar penguat khas yang direka terutamanya untuk voltan tahap logik input dan output. Litar pintu logik paling sering dilambangkan dengan gambarajah skematik melalui simbol eksklusif mereka sendiri dan bukannya perintang dan transistor penting mereka.

Sama seperti Op-Amps (penguat operasi), sambungan bekalan kuasa ke gerbang logik sering salah letak dalam diagram skematik untuk kepentingan kesederhanaan. Ini merangkumi kemungkinan kombinasi tahap logik input melalui tahap logik output tertentu.

Apakah Cara termudah untuk Mempelajari Logik Gerbang?

Kaedah termudah untuk mengetahui fungsi pintu logik asas dijelaskan di bawah.

  • Untuk Pintu AND - Sekiranya kedua-dua input tinggi, maka outputnya juga tinggi
  • Untuk Gerbang ATAU - Sekiranya minimum satu input tinggi maka outputnya Tinggi
  • Untuk Pintu XOR - Sekiranya minimum satu input tinggi maka hanya output yang tinggi
  • NAND Gate - Sekiranya minimum satu input rendah maka outputnya tinggi
  • NOR Gate - Sekiranya kedua-dua input rendah maka outputnya tinggi.

Teorema Morgan

Teorema pertama DeMorgan menyatakan bahawa gerbang logik seperti NAND sama dengan gerbang OR dengan gelembung. Fungsi logik pintu NAND adalah

A'B = A '+ B'

Teorema kedua DeMorgan menyatakan bahawa gerbang logik NOR sama dengan gerbang AND dengan gelembung. Fungsi logik pintu NOR adalah

(A + B) '= A'. B ’

Penukaran Gerbang NAND

Pintu NAND boleh dibentuk dengan menggunakan pintu AND & NOT NOT. Jadual ekspresi & kebenaran Boolean ditunjukkan di bawah.

Pembentukan Pintu Logik NAND

Pembentukan Pintu Logik NAND

Y = (A⋅B) ’

KE

B Y ′ = A ⋅B

Y

0

0 0 1

0

1 0 1
1 0 0

1

1 1 1

0

Penukaran Gerbang NOR

Gerbang NOR boleh dibentuk menggunakan gerbang ATAU & gerbang TIDAK. Jadual ekspresi & kebenaran Boolean ditunjukkan di bawah.

Pembentukan Gerbang Logik NOR

Pembentukan Gerbang Logik NOR

Y = (A + B) '

KE

B Y ′ = A + B Y

0

0 0 1
0 1 1

0

1 0 1

0

1 1 1

0

Penukaran Gerbang Ex-OR

Gerbang Ex-OR boleh dibentuk menggunakan gerbang NOT, AND & OR. Jadual ekspresi & kebenaran Boolean ditunjukkan di bawah. Gerbang logik ini dapat didefinisikan sebagai gerbang yang memberikan output tinggi apabila inputnya tinggi. Sekiranya kedua-dua input gerbang ini tinggi maka outputnya akan rendah.

Pembentukan Gerbang Ex-OR Logik

Pembentukan Gerbang Ex-OR Logik

Y = A⊕B atau A'B + AB '

KE B

Y

0

00

0

1

1

10

1

11

0

Penukaran Gerbang Ex-NOR

Pintu Ex-NOR boleh dibentuk menggunakan pintu EX-OR & NOT gate. Jadual ekspresi & kebenaran Boolean ditunjukkan di bawah. Di gerbang logik ini, ketika output tinggi '1' maka kedua input akan berupa '0' atau '1'.

Pembentukan Pintu Ex-NOR

Pembentukan Pintu Ex-NOR

Y = (A'B + AB ')'

KE

B

Y

0

01

0

10
10

0

11

1

Gerbang Logik Asas menggunakan Universal Gates

Gerbang universal seperti gerbang NAND dan gerbang NOR dapat dilaksanakan melalui ungkapan boolean tanpa menggunakan jenis logik jenis lain. Dan, mereka juga boleh digunakan untuk merancang gerbang logik asas. Selain itu, ini digunakan secara meluas dalam litar bersepadu kerana mudah dan juga menjimatkan kos. Reka bentuk gerbang logik asas menggunakan gerbang universal dibincangkan di bawah.

Pintu logik asas boleh direka dengan bantuan gerbang sejagat. Ia menggunakan ralat, sedikit ujian jika tidak, anda boleh menggunakan logik Boolean untuk mencapainya melalui persamaan gerbang logik untuk gerbang NAND dan juga gerbang NOR. Di sini, logik Boolean digunakan untuk menyelesaikan output yang anda perlukan. Ia memerlukan sedikit masa tetapi diperlukan untuk melakukan ini untuk mendapatkan log log Boolean dan juga gerbang logik asas.

Gerbang Logik Asas Menggunakan NAND Gate

Perancangan pintu logik asas menggunakan gerbang NAND dibincangkan di bawah.

BUKAN Reka Bentuk Pintu menggunakan NAND

Reka bentuk pintu NOT sangat mudah dengan hanya menghubungkan kedua-dua input sebagai satu.

DAN Reka Bentuk Pintu menggunakan NAND

Perancangan gerbang AND menggunakan gerbang NAND boleh dilakukan pada keluaran gerbang NAND untuk membalikkannya & mendapatkan logik DAN.

ATAU Reka Bentuk Pintu menggunakan NAND

Perancangan gerbang OR menggunakan gerbang NAND dapat dilakukan dengan menghubungkan dua gerbang NOT menggunakan gerbang NAND pada input NAND untuk mendapatkan logik OR.

Reka Bentuk Pintu NOR menggunakan NAND

Perancangan gerbang NOR menggunakan gerbang NAND dapat dilakukan dengan hanya menghubungkan gerbang NOT yang lain melalui gerbang NAND ke o / p gerbang OR melalui NAND.

Reka Bentuk Gerbang EXOR menggunakan NAND

Ini agak sukar. Anda berkongsi dua input dengan tiga pintu. Keluaran NAND pertama adalah input kedua kepada dua yang lain. Akhirnya, NAND lain mengambil output dari dua gerbang NAND ini untuk memberikan hasil akhir.

Gerbang Logik Asas menggunakan NOR Gate

Perancangan pintu logik asas menggunakan pintu NOR dibincangkan di bawah.

BUKAN Gerbang menggunakan NOR

Perancangan gerbang NOT dengan gerbang NOR mudah dengan menghubungkan kedua-dua input sebagai satu.

ATAU Gerbang menggunakan NOR

Perancangan Gerbang OR dengan gerbang NOR adalah mudah dengan menghubungkan pada o / p gerbang NOR untuk membalikkannya & mendapatkan logik ATAU.

DAN Gerbang menggunakan NOR

Perancangan pintu AND menggunakan gerbang NOR boleh dilakukan dengan menghubungkan dua NOT dengan gerbang NOR pada input NOR untuk mendapatkan logik AND.

NAND Gate menggunakan NOR

Perancangan Gerbang NAND menggunakan gerbang NOR dapat dilakukan dengan hanya menghubungkan gerbang BUKAN lain melalui gerbang NOR ke keluaran gerbang AND dengan NOR.

Gerbang EX-NOR menggunakan NOR

Jenis sambungan ini agak sukar kerana kedua-dua input dapat dikongsi dengan tiga pintu logik. Output gerbang NOR pertama adalah input seterusnya ke baki dua gerbang. Akhirnya, gerbang NOR yang lain menggunakan dua output gerbang NOR untuk memberikan output terakhir.

Permohonan

The aplikasi gerbang logik asas begitu banyak namun mereka kebanyakan bergantung pada jadual kebenaran mereka sebaliknya bentuk operasi. Pintu logik asas sering digunakan dalam litar seperti kunci dengan butang tekan, sistem penyiraman secara automatik, penggera pencuri diaktifkan melalui cahaya, termostat keselamatan & jenis alat elektronik yang lain.

Kelebihan utama gerbang logik asas adalah, ini boleh digunakan dalam rangkaian kombinasi yang berbeza. Selain itu, tidak ada batasan untuk jumlah gerbang logik yang dapat digunakan dalam satu alat elektronik. Tetapi, ia dapat dibatasi kerana jurang fizikal yang ditentukan di dalam peranti. Dalam IC digital (litar bersepadu) kita akan menemui koleksi unit rantau pintu logik.

Dengan menggunakan campuran gerbang logik asas, operasi lanjutan sering dilakukan. Secara teori, tidak ada batasan bilangan pintu yang mungkin ditutup selama satu peranti. Namun, dalam aplikasi, ada batasan bilangan pintu yang mungkin dimasukkan ke dalam kawasan fizikal tertentu. Susunan unit kawasan logik pintu terdapat dalam litar bersepadu digital (IC). Sebagai Teknologi IC kemajuan, kelantangan fizikal yang diingini untuk setiap gerbang individu berkurang, dan peranti digital dengan ukuran yang setara atau lebih kecil mampu bertindak dengan operasi yang lebih rumit pada kelajuan yang semakin meningkat.

Infografik Logik Gerbang

Berbagai jenis pintu logik digital

Ini semua mengenai gambaran keseluruhan mengenai apa itu gerbang logik asas , jenis seperti gerbang AND, gerbang OR, gerbang NAND, gerbang NOR, gerbang EX-OR, dan gerbang EX-NOR. Dalam ini, pintu gerbang AND, NOT dan OR adalah gerbang logik asas. Dengan menggunakan gerbang ini kita dapat membuat gerbang logik dengan menggabungkannya. Di mana gerbang NAND dan NOR disebut gerbang sejagat. Pintu gerbang ini mempunyai harta tertentu yang dengannya mereka dapat membuat ungkapan Boolean yang logik jika dirancang dengan cara yang betul. Selanjutnya, untuk sebarang pertanyaan mengenai artikel ini, atau projek elektronik, sila berikan maklum balas anda dengan memberi komen di bahagian komen di bawah.