دروازه های منطقی

[tohid amini]

آشنایی مختصر با گیت های منطقی
این قطعات دیجیتال که با صفر و یک منطقی ( صفر منطقی=0ولت || 1 منطقی=5 ولت)
کار میکنند تقریبا یه 4 تا قطعه هستن که با ترکیب این قطعات ، قطعات جدیدی ساخته میشود.

دروازه منطقی
در سیگنال دیجیتال، یک دروازه منطقی یا گیت منطقی روی یک یا دو ورودی منطقی عملیات منطقی انجام می دهد و سرانجام یک خروجی منطقی را تولید می کند. این منطق معمولاً طبق منطق بولی است که به طور مشترک در تمام مدارهای دیجیتالی یافت می شود. گیت های منطقی عمدتاً از قطعات الکترونیکی مانند دیودها و ترانزیستورها تشکیل می شوند، ولی ممکن است از قطعات الکترومغناطیسی مانند رله ها، قطعات اپتیکال یا حتی مکانیکی ساخته شوند.گیت های منطقی از مبنای دودویی یا همان اعداد باینری پیروی می کنند.


سطوح منطقی
یک ورودی یا خروجی منطقی بولین فقط یکی از دو حالت منطقی را قبول می کند. این دو سطح در هر مطلبی نام خاص خود را دارند از جمله: خاموش / روشن - بالا (H) / پایین (L) - یک / صفر - درست (T) / غلط (F) - مثبت / منفی - مثبت / زمین - مدار باز / مدار بسته - YES / NO.


مدار های مجتمع
یک مدار مجتمع (به انگلیسی: IC)که مخفف (به انگلیسی: Integrated circuit) می باشد،یک کریستال نیمه هادی از جنس سیلیکان است که به آن تراشه می گویند و حاوی اجزا الکترونیکی در ساخت گیت های دیجیتال می باشد. انواع گیت ها در داخل تراشه به هم وصل می شوند تا مدار مورد نیاز ایجاد گردد. تراشه روی یک محفظه سرامیک یا پلاستیک نصب شده و اتصالات به پایه های بیرون برای ایجاد مدار مجتمع ، متصل می گردد. تعداد پایه ها ممکن است از 14 در یک بسته کوچک مدار مجتمع تا چند هزار در یک بسته بزرگ تغییر کند. در روی هر مدار مجتمع یک شماره برای شناسایی چاپ می شود. سازندگان معمولا کتابچه ها،کاتالوگ ها و سایت های اینترنتی حاوی توصیف ها و اطلاعات مدار مجتمع هایی که ساخته اند را در اختیار می گذارند

گیت های منطقی
یک گیت منطقی روی یک یا دو ورودی منطقی عملیات منطقی انجام می دهد و سرانجام یک خروجی منطقی را تولید می کند. به دلیل اینکه خروجی هر گیت یکی از سطوح منطقی است پس می توان آن خروجی را به ورودی گیت(های)دیگری متصل نمود. بدیهی است که نمی توان دو خروجی را با هم به یک ورودی متصل نمود چرا که در این صورت سطوح ولتاژی به وجود خواهد آمد که خارج از محدوده منطقی خواهد بود. در الکترونیک به این کار اتصال کوتاه می گویند که خیلی خطرناک است. در منطق الکترونیک، هر سطح منطقی نماینده ولتاژ معینی است (که این ولتاژ به نوع منطقی که استفاده می شود بستگی دارد).هر گیتی برای تولید ولتاژ مناسب به منبع تغذیه نیاز دارد. در بلوک دیاگرام مدارهای منطقی، منبع تغذیه نمایش داده نمی شود، ولی در شماتیک کامل اتصالات منبع ضروری است.



گیت های اصلی ما :

AND »»»» این گیت معمولا دو تا ورودی دارن (البته پایه های ورودی میتونن بیشتر هم باشن) و یه خروجی
به این معنی هستن : هم پایه اول و هم پایه دوم»»»» حالا اگه هر دو پایه ، یک بشن خروجی هم یک میشه و تو بقه حالات هم خروجی صفر.
OR »»»» پایه های این گیت هم مثل گیت AND هستش.
این گیت هم یعنی این که یا این پایه ، یا اون پایه!!!»»» اگه یکی از پایه ها یک بشه خروجی هم یک میشه و تنها در صورتی که هر دو پایه صفر بشن خروجی هم صفر میشه»»» افتاد ؟
NOT »»»» این گیت یه ورودی داره و یه خروجی و کارش هم اینه که صفر رو یک و یک رو صفر میکنه.

نام گیت	نــمــاد گــیــت	شکل مستطیلی	حالت ریاضی گیت ها	جدول حقیقی	توضیحات
AND				ورودی ها خروجی A B A AND B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1	گیت AND حداقل دو ورودی و یک خروجی دارد. عملکرد گیت منطقی AND معادل ضرب ریاضی هستش. مثلا مقدار ورودی ها رو در هم ضرب میکنی و میشه خروجی. در گیت AND فقط در صورتی خروجی ما یک می شود که دو ورودی ما یک باشد.تفسیر رابطه سمت راستی : دو تا ورودی رو ضرب میکنی.(مثلا 0 ضربدر 1 یا 1 ضربدر 1 یا ….)
OR				و خروجی A B A OR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1	گیت OR هم دو یا چند ورودی و یک خروجی دارد. (حالت پایه این گیت دارای دو ورودی هستش) عملکرد گیت منطقی OR معادل جمع ریاضی هستش. در گیت OR فقط در صورتی خروجی ما یک می شود که حداقل یک ورودی ما یک باشد.تفسیر رابطه سمت راستی : دو تا ورودی رو جمع میکنی. (مثلا 0 + 1 یا 1 +1 یا ….) توجه : تو حالت 1+1 ، جواب همان 1 میشود.
NOT				ورودی خروجی A NOT A 0 1 1 0	گیت NOT یک مدار منطقی ساده است که فقط یک ورودی و یک خروجی دارد. این مدار را مدار معکوس کننده یا متمم کننده نیز می نامند. کارش هم اینه که صفر رو یک و یک رو صفر میکنهتفسیر رابطه سمت راستی : از ورودی متمم میگیری(متمم میگیری یعنی 0 بشه1 و1 بشه0)

معرفی گیت هایی که با ترکیب گیت های اصلی ساخته میشوند

نام گیت		شکل مستطیلی	حالت ریاضی گیت ها	جدول حقیقی	توضیحات
NAND				ورودی ها خروجی A B A NAND B 0 0 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0	این گیت ، عمل دو تابع AND و NOT را با هم ادغام کرده، و در یک گیت نشان می دهد. این مدار شامل دو یاچند ورودی و یک خروجی است. در گیت NAND در صورتی خروجی ما یک می شود که هر دو ورودی ما یک نباشند.تفسیر رابطه سمت راستی : دو تا ورودی رو ضرب میکنی و بعد ازشون متمم میگیری(متمم میگیری یعنی 0 بشه1 و1 بشه0)
NOR				ورودی ها خروجی A B A NOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 0	این گیت هم عمل دو گیت OR و NOT را با هم ادغام کرده ، در یک گیت نشان می دهد. و شامل دو یا چند ورودی و یک خروجی می شود. در گیت NOR در صورتی خروجی ما یک می شود که هر دو ورودی ما صفر باشند.تفسیر رابطه سمت راستی : دو تا ورودی رو جمع میکنی و بعد ازشون متمم میگیری(متمم میگیری یعنی 0 بشه1 و1 بشه0)
XOR				ورودی ها خروجی A B A XOR B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0	این گیت که یکی از پر اهمیت ترین گیت های منطقی است. این گیت را گیت جمع با پیمانه دو نیز می نامند. این گیت شامل دو یا چند ورودی و یک خروجی است. در گیت XOR در صورتی خروجی ما یک می شود که فقط یکی از ورودیهای ما یک باشد.تفسیر رابطه بالا! : ورودی اول ضربدر متمم ورودی دوم + ورودی دوم ضربدر متمم ورودی اول
XNOR			یا	ورودی ها خروجی A B A XNOR B 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1	این گیت عمل دو گیت XOR و NOT را باهم ادغام کرده و در یک گیت نشان می دهد. این گیت شامل دو یا چند ورودی و یک خروجی است. در گیت XNOR در صورتی خروجی یک می شود که یا هر دو ورودی صفر و یا هر دو ورودی یک باشد. تفسیر رابطه بالا! : ورودی اول ضربدر ورودی دوم + متمم ورودی اول ضربدر متمم ورودی دوم (متمم یعنی 0 رو تبدیل بکنی به 1 و1 رو تبدیل بکنی به 0)

آی سی های مربوط به گیتهای منطقی

تو این آی سی ها ، چند تا گیت رو گزاشتن کنار هم شده یه آی سی مثلا 4 تا گیت AND رو گزاشتن کنار هم و شده یه آی سی
1) آی سی ۷۴۰۸ که با 4 گیت AND درست شده

2) آی سی ۷۴۳۲ که با 4 گیت OR درست شده است.

3) آی سی ۷۴۰۴ که با 4 تا گیت NOT درست شده.

4) آی سی ۷۴۰۰ که با 4 تا گیت NAND درست شده.

5) آی سی ۷۴۰۲ که با 4 گیت NOR درست شده.

منبعmf313