Portes logiques ET, OU, NON, ET-NON, OU-NON et leurs tables de vérité
Un circuit électrique conçu pour effectuer n'importe quelle opération logique sur des données d'entrée est appelé un élément logique. Les données d'entrée sont représentées ici sous la forme de tensions à différents niveaux, et le résultat d'une opération logique sur la sortie est également obtenu sous la forme d'une tension à un certain niveau.
Dans ce cas, les opérandes sont passés en notation binaire — l'entrée de l'élément logique accepte des signaux sous forme de haute ou basse tension, qui servent essentiellement de données d'entrée. Ainsi, une tension de haut niveau - c'est un 1 logique - signifie la vraie valeur de l'opérande, et une tension de bas niveau de 0 - la fausse valeur. 1 - VRAI, 0 - FAUX.
Élément logique - un élément qui implémente une certaine connexion logique entre les signaux d'entrée et de sortie. Les éléments logiques sont couramment utilisés pour construire des circuits logiques informatiques, des circuits discrets pour le contrôle et la gestion automatiques.Tous les types d'éléments logiques, quelle que soit leur nature physique, sont caractérisés par des valeurs discrètes de signaux d'entrée et de sortie.
Les portes logiques ont une ou plusieurs entrées et une ou deux sorties (généralement inversées). Les valeurs de «zéros» et «uns» des signaux de sortie des éléments logiques sont déterminées par la fonction logique exécutée par l'élément, et les valeurs de «zéros» et «uns» des signaux d'entrée, qui jouent le rôle des variables indépendantes. Il existe des fonctions logiques élémentaires qui peuvent être utilisées pour construire n'importe quelle fonction logique complexe.
En fonction de la disposition du circuit de l'élément, de ses paramètres électriques, les niveaux logiques (niveaux de tension haut et bas) en entrée et en sortie ont les mêmes valeurs pour les états haut et bas (vrai et faux).
Traditionnellement, les éléments logiques sont produits sous la forme de composants radio spéciaux - circuits intégrés. Les opérations logiques telles que joindre, disjoindre, nier et ajouter modulo (ET, OU, NON, OU exclusif) sont les opérations de base effectuées sur des éléments logiques de types de base. Examinons de plus près chacun de ces types de portes logiques.
Élément logique "ET" — connexion, multiplication logique et ET
Un "ET" est un élément logique qui effectue une concaténation ou une multiplication logique sur les données d'entrée. Cet élément peut avoir de 2 à 8 (les éléments "ET" les plus courants en production avec 2, 3, 4 et 8 entrées) entrées et une sortie.
Les symboles des éléments logiques «ET» avec un nombre différent d'entrées sont représentés sur la figure. Dans le texte, un élément logique "Et" avec un ou plusieurs nombres d'entrées est désigné par "2I", "4I", etc. — élément "ET" à deux entrées, à quatre entrées, etc.
La table de vérité de l'élément 2I montre que la sortie de l'élément ne sera un un logique que si les uns logiques sont à la fois sur la première entrée ET sur la deuxième entrée. Dans les trois autres cas possibles, la sortie sera nulle.
Dans les diagrammes occidentaux, l'icône de l'élément "Et" a une ligne droite à l'entrée et un arrondi à la sortie. Sur les schémas internes — un rectangle avec le symbole « & ».
OU élément logique — disjonction, addition logique, OU
Un "OU" est un élément logique qui effectue une opération d'addition disjointe ou logique sur les données d'entrée. Il, comme l'élément "ET", est produit avec deux, trois, quatre, etc. l'entrée et une sortie. Les symboles des éléments logiques «OU» avec un nombre différent d'entrées sont représentés sur la figure. Ces éléments sont étiquetés comme suit : 2OR, 3OR, 4OR, etc.
La table de vérité de l'élément « 2OU » montre que pour l'apparition d'une unité logique en sortie, il suffit que l'unité logique soit sur la première entrée OU sur la deuxième entrée. Si la logique sera sur deux entrées en même temps, la sortie sera également une.
Dans les diagrammes occidentaux, l'élément OU a un point d'entrée arrondi et un point de sortie arrondi. Sur les schémas internes — un rectangle avec le symbole «1».
Porte logique "NO" — négation, inverseur, NO
"NOT" est un élément logique qui effectue l'opération de négation logique sur les données d'entrée. Cet élément, qui a une sortie et une seule entrée, est également appelé inverseur car il inverse (inverse) le signal d'entrée. La figure montre la notation conventionnelle de l'élément logique "NON".
La table de vérité de l'onduleur montre qu'un potentiel élevé en entrée donne un potentiel faible en sortie et inversement.
Dans les schémas occidentaux, l'icône de l'élément « NON » a la forme d'un triangle avec un cercle à la sortie. Sur les chaînes de bits — un rectangle avec le symbole «1», avec un cercle à la sortie.
Élément logique "ET-NON" — connexion (multiplication logique) avec négation, NAND
« ET-NON » — élément logique qui effectue l'opération d'addition logique des données d'entrée, puis l'opération de négation logique, le résultat est transmis à la sortie. En d'autres termes, il s'agit essentiellement de l'élément AND complété par l'élément NOT. La figure montre la notation conventionnelle de l'élément logique «2I-NOT».
La table de vérité de l'élément NAND est l'opposé de la table de vérité de l'élément AND. Au lieu de trois zéros et un un, il y a trois uns et un zéro. L'élément NAND est également appelé élément Schaefer en l'honneur du mathématicien Henry Morris Schaefer, qui a le premier noté l'importance de cet élément. opération logique en 1913. Il est désigné "Et", seulement avec un cercle à la sortie.
Élément logique "OU-NON" — disjonction (addition logique) avec négation, NOR
«OU -NON» - un élément logique qui effectue l'opération d'addition logique sur les données d'entrée, puis l'opération de négation logique, le résultat est transmis à la sortie. En d'autres termes, il s'agit d'un élément "OU" complété par un élément "NON" - un onduleur. La figure montre la notation conventionnelle de l'élément logique «2OU-NON».
La table de vérité de l'élément OR-NOT est l'opposé de la table de vérité de l'élément OR. Un potentiel élevé à la sortie n'est obtenu que dans un cas - des potentiels faibles sont appliqués simultanément aux deux entrées. Indiqué comme «OR», uniquement avec un cercle de sortie indiquant l'inversion.
Porte logique « OU exclusif » — addition modulo 2, XOR
"OU exclusif" - un élément logique qui effectue une opération logique d'ajout de données d'entrée modulo 2, a deux entrées et une sortie. Ces éléments sont souvent utilisés dans les schémas de contrôle. La figure montre le symbole de cet élément.
L'image dans les schémas occidentaux - comme «OU» avec une barre incurvée supplémentaire sur le côté de l'entrée, dans les domestiques - comme «OU», seulement au lieu de «1» sera écrite «= 1».
Cet élément logique est aussi appelé une "inégalité". Un niveau de tension élevé sera à la sortie uniquement lorsque les signaux d'entrée ne sont pas égaux (un un, un autre zéro, ou un zéro et l'autre), même s'il y en a deux en même temps à l'entrée, la sortie sera être zéro — c'est la différence avec «OU». Ces éléments logiques sont largement utilisés dans les additionneurs.