Portas lógicas AND, OR, NOT, AND-NOT, OR-NOT e suas tabelas verdade

Um circuito elétrico projetado para executar qualquer operação lógica nos dados de entrada é chamado de elemento lógico. Os dados de entrada são representados aqui na forma de tensões em diferentes níveis, e o resultado de uma operação lógica na saída também é obtido na forma de uma tensão em um determinado nível.

Neste caso, os operandos são passados em notação binária — a entrada do elemento lógico aceita sinais na forma de alta ou baixa tensão, que servem essencialmente como dados de entrada. Portanto, uma tensão de alto nível - que é um 1 lógico - significa o valor verdadeiro do operando e uma tensão de nível baixo de 0 - o valor falso. 1 - VERDADEIRO, 0 - FALSO.

Elemento lógico — um elemento que implementa uma certa conexão lógica entre os sinais de entrada e saída. Os elementos lógicos são comumente usados ​​para construir circuitos lógicos de computador, circuitos discretos para controle e gerenciamento automáticos.Todos os tipos de elementos lógicos, independentemente de sua natureza física, são caracterizados por valores discretos de sinais de entrada e saída.

As portas lógicas têm uma ou mais entradas e uma ou duas saídas (geralmente invertidas). Os valores de «zeros» e «uns» dos sinais de saída dos elementos lógicos são determinados pela função lógica desempenhada pelo elemento, e os valores dos «zeros» e «uns» dos sinais de entrada, que desempenham o papel das variáveis ​​independentes. Existem funções lógicas elementares que podem ser usadas para construir qualquer função lógica complexa.

Dependendo da disposição do circuito do elemento, em seus parâmetros elétricos, os níveis lógicos (níveis de alta e baixa tensão) na entrada e na saída têm os mesmos valores para os estados alto e baixo (verdadeiro e falso).

Tradicionalmente, os elementos lógicos são produzidos na forma de componentes de rádio especiais — circuitos integrados. As operações lógicas, como juntar, separar, negar e adicionar módulo (AND, OR, NOT, OU exclusivo) são as operações básicas executadas em elementos lógicos de tipos básicos. Vamos dar uma olhada em cada um desses tipos de portas lógicas.

Elemento lógico "AND" — conexão, multiplicação lógica e AND

Um "AND" é um elemento lógico que executa uma concatenação ou multiplicação lógica nos dados de entrada. Este elemento pode ter de 2 a 8 (o mais comum em elementos "AND" de produção com 2, 3, 4 e 8 entradas) entradas e uma saída.

Os símbolos dos elementos lógicos «AND» com diferentes números de entradas são mostrados na figura. No texto, um elemento lógico «E» com um ou outro número de entradas é designado como «2I», «4I», etc. — elemento "AND" com duas entradas, com quatro entradas, etc.

A tabela verdade para o elemento 2I mostra que a saída do elemento será lógica somente se as lógicas estiverem tanto na primeira entrada quanto na segunda entrada. Nos outros três casos possíveis, a saída será zero.

Nos diagramas ocidentais, o ícone do elemento "E" tem uma linha reta na entrada e um arredondamento na saída. Em diagramas internos — um retângulo com o símbolo «&».

OU elemento lógico — disjunção, adição lógica, OU

Um "OR" é um elemento lógico que realiza uma operação de separação ou adição lógica nos dados de entrada. Ele, como o elemento "AND", é produzido com dois, três, quatro, etc. a entrada e uma saída. Os símbolos dos elementos lógicos «OR» com diferentes números de entradas são mostrados na figura. Esses elementos são rotulados da seguinte forma: 2OR, 3OR, 4OR, etc.

A tabela verdade para o elemento «2OR» mostra que para o aparecimento de uma unidade lógica na saída, basta que a unidade lógica esteja na primeira entrada OU na segunda entrada. Se a lógica estiver em duas entradas ao mesmo tempo, a saída também será uma.

Nos diagramas ocidentais, o elemento OR tem um ponto de entrada arredondado e um ponto de saída arredondado. Em diagramas internos — um retângulo com o símbolo «1».

Porta lógica «NO» — negação, inversor, NO

«NOT» é um elemento lógico que executa a operação de negação lógica nos dados de entrada. Esse elemento, que possui uma saída e apenas uma entrada, também é chamado de inversor porque na verdade ele inverte (inverte) o sinal de entrada. A figura mostra a notação convencional do elemento lógico "NO".

A tabela verdade para o inversor mostra que um alto potencial na entrada dá um baixo potencial na saída e vice-versa.

Nos diagramas ocidentais, o ícone do elemento «NÃO» tem a forma de um triângulo com um círculo na saída. Em cadeias de bits — um retângulo com o símbolo «1», com um círculo na saída.

Elemento lógico «AND-NOT» — conexão (multiplicação lógica) com negação, NAND

«AND-NOT» — elemento lógico que executa a operação de adição lógica dos dados de entrada e, em seguida, a operação de negação lógica, o resultado é alimentado na saída. Em outras palavras, é basicamente o elemento AND complementado com o elemento NOT. A figura mostra a notação convencional do elemento lógico «2I-NOT».

A tabela verdade para o elemento NAND é o oposto da tabela verdade para o elemento AND. Em vez de três zeros e um, há três uns e um zero. O elemento NAND também é chamado de elemento Schaefer em homenagem ao matemático Henry Morris Schaefer, que primeiro notou a importância deste operação lógica em 1913. É designado "E", apenas com um círculo na saída.

Elemento lógico «OR-NOT» — disjunção (adição lógica) com negação, NOR

«OR -NOT» — um elemento lógico que executa a operação de adição lógica nos dados de entrada e, em seguida, a operação de negação lógica, o resultado é alimentado na saída. Em outras palavras, é um elemento "OR" complementado com um elemento "NOT" — um inversor. A figura mostra a notação convencional do elemento lógico «2OR-NOT».

A tabela verdade para o elemento OR-NOT é o oposto da tabela verdade para o elemento OR. Um alto potencial na saída é obtido apenas em um caso - baixos potenciais são aplicados simultaneamente a ambas as entradas. Indicado como «OU», apenas com um círculo de saída indicando inversão.

Porta lógica «OR exclusivo» — módulo de adição 2, XOR

"OU Exclusivo" — um elemento lógico que executa uma operação lógica de adição de dados de entrada módulo 2, possui duas entradas e uma saída. Esses elementos são frequentemente usados ​​em esquemas de controle. A figura mostra o símbolo desse elemento.

A imagem nos esquemas ocidentais — como «OR» com uma barra curva adicional na lateral da entrada, nos domésticos — como «OR», apenas em vez de «1» será escrita «= 1».

Este elemento lógico também é chamado de "desigualdade". Um nível de tensão alto estará na saída somente quando os sinais de entrada não forem iguais (um um, outro zero, ou um zero e outro), mesmo que existam dois ao mesmo tempo na entrada, a saída ser zero — esta é a diferença de «OR». Esses elementos lógicos são amplamente usados ​​em somadores.