Loģiskie vārti ir visu digitālo shēmu un sistēmu pamatkomponenti. Digitālajā elektronikā ir septiņi galvenie loģisko vārtu veidi izmanto dažādu loģisku darbību veikšanai. Būtībā loģikas vārti ir elektroniska shēma, kas izstrādāta, izmantojot tādas sastāvdaļas kā diodes, tranzistori, rezistori, kondensatori utt., un spēj veikt loģiskas darbības. Šajā rakstā mēs pētīsim loģisko vārtu definīciju, patiesības tabulu un citus saistītos jēdzienus. Tātad, sāksim ar loģisko vārtu pamata ieviešanu.

Satura rādītājs

• Kas ir loģikas vārti?
• Loģisko vārtu veidi
• UN Vārti
• VAI Vārti
• NAV Vārti
• NOR Vārti
• NAND vārti
• XOR vārti
• XNOR vārti
• Logic Gates pielietojumi

Kas ir loģikas vārti?

A loģikas vārti ir elektroniska shēma, kas izstrādāta, izmantojot elektroniskus komponentus, piemēram, diodes, tranzistorus, rezistorus un daudz ko citu. Kā norāda nosaukums, loģiskie vārti ir paredzēti loģisku darbību veikšanai digitālajās sistēmās, piemēram, datoros, sakaru sistēmās utt.

Tāpēc mēs varam teikt, ka digitālās shēmas pamatelementi ir loģiski vārti, kas veic daudzas loģiskas darbības, kas nepieciešamas jebkurai digitālajai shēmai. Loģiskie vārti var uzņemt divas vai vairākas ievades, bet radīt tikai vienu izvadi. Loģisko vārtu izvade ir atkarīga no ieeju kombinācijas un loģiskās darbības, ko veic loģiskie vārti.

Loģisko vārtu izmantošana Būla algebra loģisko procesu izpildei. Loģiskie vārti ir atrodami gandrīz katrā digitālajā sīkrīkā, ko mēs regulāri lietojam. Loģiskie vārti tiek izmantoti mūsu tālruņu, klēpjdatoru, planšetdatoru un atmiņas ierīču arhitektūrā.

Loģisko vārtu veidi

Loģiskie vārti ir digitālie vārti, kas ļauj manipulēt ar datiem. Loģiskie vārti, izmantojiet loģiku, lai noteiktu, vai nodot signālu. No otras puses, loģikas vārti regulē informācijas plūsmu, pamatojoties uz noteikumu kopumu.

Loģiskos vārtus var iedalīt šādos galvenajos veidos:

1. Pamata loģikas vārti

Ir trīs pamata loģikas vārti:

1. UN Vārti
2. VAI Vārti
3. NAV Vārti

2. Universālie loģikas vārti

Digitālajā elektronikā šādi divi loģiskie vārti tiek uzskatīti par universālajiem loģiskajiem vārtiem:

1. NOR Vārti
2. NAND vārti

3. Atvasinātie loģikas vārti

Šie divi ir atvasinātie loģiskie vārti, ko izmanto digitālajās sistēmās:

1. XOR vārti
2. XNOR vārti

Tagad detalizēti apspriedīsim katru no šiem loģisko vārtu veidiem pa vienam.

UN Vārti

Digitālajā elektronikā UN vārti ir viens no pamata loģiskajiem vārtiem, kas veic tam izmantoto ieeju loģisko reizināšanu. Tas ģenerē augstu vai loģisko 1 izvadi tikai tad, ja visas tam izmantotās ievades ir augstas vai loģiskās 1. Pretējā gadījumā UN vārtu izvade ir zema vai loģiskā 0.

AND vārtu īpašības:

Tālāk ir norādītas divas galvenās UN vārtu īpašības:

• UN vārti vienlaikus var pieņemt divas vai vairāk nekā divas ievades vērtības.
• Ja visas ieejas ir loģikas 1, šo vārtu izeja ir loģiskā 1.

UN vārtu darbību apraksta ar matemātisku izteiksmi, ko sauc par UN vārtu Būla izteiksmi.

Divu ieeju UN vārtiem Būla izteiksme tiek dota ar:

Z = A.B

Kur A un B ir ieejas UN vārtos, bet Z apzīmē UN vārtu izvadi.

Mēs varam paplašināt šo izteiksmi uz jebkuru ievades mainīgo skaitu, piemēram,

Z=A.B.C.D…

UN vārtu patiesības tabula:

Divu ieeju UN vārtu patiesības tabula ir dota zemāk:

UN vārtu simbols:

Divu ieeju UN vārtu loģiskais simbols ir parādīts nākamajā attēlā.

Divu ieeju UN vārtu simbols

VAI Vārti

Digitālajā elektronikā ir pamata loģisko vārtu veids, kas rada zemu vai loģisko 0 izvadi tikai tad, ja visas ieejas ir zemas vai loģiskās 0. Visām pārējām ieejas kombinācijām VAI vārtu izeja ir augsta vai loģiskā 1. loģikas vārti tiek saukti par VAI vārtiem. VAI vārtiem var būt divas vai vairākas ieejas, bet tikai viena izeja. VAI vārtu primārā funkcija ir veikt loģiskās summas operāciju.

VAI vārtu īpašības:

VAI vārtiem ir šādas divas īpašības:

• Tajā vienlaikus var būt divas vai vairākas ievades līnijas.
• Ja visas ieejas VAI vārtos ir zemas vai loģiski 0, to izvade ir zema vai loģiskā 0.

VAI vārtu darbību var matemātiski aprakstīt, izmantojot matemātisko izteiksmi, ko sauc par VAI vārtu Būla izteiksmi.

Būla izteiksme divu ieeju VAI vārtiem tiek dota ar:

Z = A + B

Būla izteiksme trīs ieejas VAI vārtiem ir,

Z = A + B + C

Šeit A, B un C ir ievades, un Z ir izejas mainīgie. Mēs varam paplašināt šo Būla izteiksmi uz jebkuru ievades mainīgo skaitu.

VAI vārtu patiesības tabula:

VAI vārtu patiesības tabula apraksta attiecības starp ieejām un izvadi. Tālāk ir sniegta divu ieeju VAI vārtu patiesības tabula:

VAI vārtu simbols:

Divu ieeju VAI vārtu loģiskais simbols ir parādīts nākamajā attēlā.

Divu ieeju VAI vārtu simbols

NAV Vārti

Digitālajā elektronikā NOT vārti ir vēl viens pamata loģikas vārti, ko izmanto, lai veiktu ieejas signāla kompliments uz to attiecas. Tam nepieciešama tikai viena ievade un viena izeja. Vārtu NOT izvade ir tam pievienotās ievades papildinājums. Tāpēc, ja mēs izmantojam zemu vai loģisko 0 izvadi NOT vārtiem, tiek iegūta augsta vai loģiskā 1 izeja un otrādi. NOT vārti ir pazīstami arī kā invertors, jo tie veic inversijas darbību.

NOT Gate īpašības:

• Vārtu NOT izvade ir tai pievienotās ievades papildinājums vai apgrieztā vērtība.
• NOT vārti aizņem tikai vienu izeju.

Vārtu NOT loģisko darbību apraksta tā Būla izteiksme, kas ir dota zemāk.

Z= overline{A}

Josla virs ievades mainīgā A apzīmē inversijas darbību.

VAI vārtu patiesības tabula:

Patiesības tabula apraksta attiecības starp ievadi un izvadi. Tālāk ir sniegta NOT vārtu patiesības tabula:

NAV vārtu simbols

NAV vārtu loģiskās ķēdes simbols ir parādīts nākamajā attēlā. Šeit A ir ievades līnija un Z ir izvades līnija.

NE Vārtu simbols

NOR Vārti

NOR vārti ir universālo loģisko vārtu veids, kam var būt divas vai vairākas ieejas, bet viena izeja. Būtībā tā ir divu pamata loģisko vārtu kombinācija, t.i., VAI vārti un NOT vārti. Tādējādi to var izteikt kā

NOR Vārti = VAI Vārti + NAV vārti

Citiem vārdiem sakot, VAI vārti ir VAI vārti, kam seko vārti NOT.

NOR Gate īpašības:

Tālāk ir norādītas divas svarīgas NOR vārtu īpašības:

• NOR vārtiem var būt divas vai vairākas ieejas un tie nodrošina izvadi.
• NOR vārti dod augstu vai loģisko 1 izvadi tikai tad, ja visi tā ievadi ir zemi vai loģiski 0.

Līdzīgi kā pamata loģikas vārti, mēs varam aprakstīt NOR vārtu darbību, izmantojot matemātisko vienādojumu, ko sauc par NOR vārtu Būla izteiksmi.

Divu ieeju NOR vārtu Būla izteiksme ir dota zemāk:

C=overline{A+B}

Mēs varam paplašināt šo izteiksmi uz jebkuru ievades mainīgo skaitu.

Iepriekš minētajās Būla izteiksmēs mainīgos A un B sauc par ievades mainīgajiem, savukārt mainīgo C sauc par izejas mainīgo.

NOR Gate patiesības tabula:

Tālāk ir parādīta divu ieeju NOR vārtu patiesības tabula, kas parāda attiecības starp tā ieejām un izvadi:

NOR Vārtu simbols

NAND vārti

Digitālajā elektronikā NAND vārti ir vēl viens universālo loģisko vārtu veids, ko izmanto loģisku darbību veikšanai. NAND vārti veic UN vārtu apgriezto darbību. Līdzīgi NOR vārtiem, NAND vārtiem var būt arī divas vai vairākas ievades līnijas, bet tikai viena izvades līnija.

NAND vārti tiek attēloti arī kā divu pamata loģikas vārtu kombinācija, proti, UN vārti un NOT vārti. Līdz ar to to var izteikt kā

NAND vārti = UN vārti + NOT vārti

NAND Gate īpašības:

Tālāk ir norādītas divas galvenās NAND vārtu īpašības:

• NAND vārti vienlaikus var uzņemt divas vai vairākas ievades un rada vienu izvadi, pamatojoties uz izmantoto ieeju kombināciju.
• NAND vārti rada zemu vai loģisko 0 izvadi tikai tad, ja visas tās ieejas ir augstas vai loģiskās 1.

Mēs varam aprakstīt NAND vārtu izteiksmi, izmantojot matemātisko vienādojumu, ko sauc par tā Būla izteiksmi. Šeit ir divu ieeju NAND vārtu Būla izteiksme.

C=overline{AB}

Šajā izteiksmē A un B ir ievades mainīgie, un C ir izvades mainīgie. Mēs varam paplašināt šo saistību ar jebkuru ievades mainīgo skaitu, piemēram, trīs, četri vai vairāk.

NAND Gate patiesības tabula:

Patiesības tabula ir ievades un izvades tabula, kas apraksta NAND vārtu darbību un parāda loģiskās attiecības starp tām:

NAND vārtu simbols:

NAND vārtu loģiskais simbols ir attēlots kā UN vārti ar burbuli tā izvades galā, kā parādīts nākamajā attēlā. Tas ir divu ieeju NAND vārtu simbols.

NAND vārtu simbols

XOR vārti

Digitālajā elektronikā ir īpaši izstrādāti loģiskie vārti ar nosaukumu XOR vārti, ko izmanto digitālajās shēmās, lai veiktu summas modulis . To dēvē arī par Ekskluzīvi VAI vārti vai Ex-OR vārti . XOR vārti vienlaikus var uzņemt tikai divas ieejas un dot izvadi. XOR vārtu izeja ir augsta vai loģiskā 1 tikai tad, ja tās divas ieejas nav līdzīgas.

XOR vārtu īpašības:

Šīs ir divas galvenās XOR vārtu īpašības:

• Tas vienlaikus var pieņemt tikai divas ievades. Nekas nelīdzinās trīs vai vairāk ieejas XOR vārtiem.
• XOR vārtu izeja ir loģiskā 1 vai augsta, ja tās ieejas ir atšķirīgas.

XOR vārtu darbību var aprakstīt, izmantojot matemātisko vienādojumu, ko sauc par tā Būla izteiksmi. Tālāk ir sniegta Būla izteiksme XOR vārtu izvadei.

Z=A oplus B

Šeit Z ir izejas mainīgais, un A un B ir ievades mainīgie.

Šo izteiksmi var uzrakstīt arī šādi:

Z=A overline{B}+overline{A}B

XOR vārtu patiesības tabula:

Patiesības tabula ir ievades un izvades tabula, kas apraksta attiecības starp tām un XOR vārtu darbību dažādām ievades kombinācijām. XOR vārtu patiesības tabula ir dota zemāk:

XOR vārtu simbols:

XOR vārtu loģiskais simbols ir parādīts nākamajā attēlā.

XOR vārtu simbols

XNOR vārti

XNOR vārti ir cita veida īpaša mērķa loģikas vārti, ko izmanto ieviešanai ekskluzīva darbība digitālajās shēmās . To izmanto, lai ieviestu Exclusive NOR darbību digitālajās shēmās. Tos sauc arī par Ex-NOR vai Exclusive NOR vārtiem. Tā ir divu loģisko vārtu kombinācija, proti, XOR vārti un NOT vārti. Tādējādi to var izteikt kā

XNOR vārti = XOR vārti + NAV vārti

XNOR vārtu izeja ir augsta vai loģiskā 1, ja abas ieejas ir līdzīgas. Pretējā gadījumā izvade ir zema vai loģiskā 0. Tādējādi XNOR vārti tiek izmantoti kā līdzības detektora ķēde.

XNOR vārtu īpašības:

Tālāk ir norādītas divas galvenās XNOR vārtu īpašības:

• XNOR vārti ņem tikai divas ieejas un ražo vienu izvadi.
• XNOR vārtu izeja ir augsta vai loģiskā 1 tikai tad, ja tai ir līdzīgas ieejas.

XNOR vārtu darbību var aprakstīt, izmantojot matemātisko vienādojumu, ko sauc par XNOR vārtu Būla izteiksmi. Šeit ir XNOR vārtu Būla izteiksme.

Y=A odot B

Šo izteiksmi varam uzrakstīt arī šādi:

Y=AB + overline{A} overline{B}

Šeit A un B ir ieejas, un Y ir izeja.

XNOR vārtu patiesības tabula:

XNOR vārtu patiesības tabula ir dota zemāk. Šī patiesības tabula apraksta attiecības starp XNOR vārtu ieejām un izvadi.

XNOR vārtu simbols:

XNOR vārtu loģiskais simbols ir parādīts nākamajā attēlā. Šeit A un B ir ieejas, un Y ir izeja.

XNOR vārtu simbols

kas ir 25 no 100

Logic Gates pielietojumi

Loģiskie vārti ir visu digitālo shēmu un ierīču, piemēram, datoru, pamatelementi. Šeit ir dažas galvenās digitālās ierīces, kurās to ķēžu projektēšanai tiek izmantoti loģiskie vārti:

• Datori
• Mikroprocesori
• Mikrokontrolleri
• Digitālie un viedie pulksteņi
• Viedtālruņi utt.

Pamatojoties uz Logic Gates — FAQ

Kas ir loģikas vārti?

Loģiskie vārti ir digitālās shēmas, kas veic loģiskas darbības ar tiem nodrošināto ievadi un rada atbilstošu izvadi.

Kas ir universālie vārti?

Lai veiktu noteiktu loģisku procesu, universālie vārti tiek izveidoti, apvienojot divus vai vairākus pamata vārtus. Universālie vārti ir NAND un NOR vārti.

Kāda ir NOT vārtu izvade, kad tiek izmantota ievade 0?

Jo NOT gate ir invertors. Rezultātā, ja kā ievadi izmanto 0, izvade būs 1.

Kurus loģikas vārtus sauc par invertoru?

Invertors ir pazīstams arī kā NOT vārti. Iegūtā izvade ir ievades apgrieztā vērtība.

Kāda ir Būla izteiksme VAI vārtiem?

Ja A un B ir ieeja, tad VAI vārtu izvadi var norādīt kā Y=A+B.

Kāda ir Būla izteiksme XNOR vārtiem?

Ja A un B ir ieeja, tad XNOR vārtu izvadi var norādīt kā Y=A.B+A’B’.