Comment fonctionnent les portes logiques

Dans cet article, nous allons comprendre de manière exhaustive ce que sont les portes logiques et leur fonctionnement. Nous examinerons la définition de base, le symbole, la table de vérité, les portes multi-entrées, nous construirons également des équivalents de portes à transistors et enfin nous prendrons un aperçu de divers circuits CMOS pertinents.

Que sont les portes logiques

Une porte logique dans un circuit électronique peut être exprimée comme une unité physique représentée par une fonction booléenne.

En d'autres termes, une porte logique est conçue pour exécuter une fonction logique en utilisant une ou plusieurs entrées binaires et pour générer une seule sortie binaire.

Les portes logiques électroniques sont fondamentalement configurées et mises en œuvre à l'aide de blocs semi-conducteurs ou d'éléments tels que des diodes ou des transistors qui fonctionnent comme des commutateurs MARCHE / ARRÊT ayant un motif de commutation bien défini. Les portes logiques facilitent la cascade des portes de telle sorte qu'elle permet facilement la composition de fonctions booléennes, ce qui permet de créer des modèles physiques de toute la logique booléenne. Cela permet en outre des algorithmes et des mathématiques inscriptibles à l'aide de la logique booléenne.

Les circuits logiques peuvent utiliser des éléments semi-conducteurs dans la gamme des multiplexeurs, des registres, des unités arithmétiques et logiques (ALU) et de la mémoire d'ordinateur, et même des microprocesseurs, impliquant jusqu'à 100 millions de portes logiques. Dans la mise en œuvre actuelle, vous trouverez principalement des transistors à effet de champ (FET), utilisés pour la fabrication de portes logiques, un bon exemple étant les transistors à effet de champ métal-oxyde-semi-conducteur ou MOSFET.

Commençons le didacticiel avec des portes ET logiques.

Qu'est-ce que la porte logique «ET»?

C'est une porte électronique, dont la sortie devient «haut» ou «1» ou «vrai» ou émet un «signal positif» lorsque toutes les entrées des portes ET sont «haut» ou «1» ou «vrai» ou « signal positif ».
Par exemple: Dites dans une porte ET avec un nombre «n» d’entrées, si toutes les entrées sont «hautes», la sortie devient «haute». Même si une entrée est «LOW» ou «0» ou «faux» ou «signal négatif», la sortie devient «LOW» ou «0» ou «false» ou émet un «signal négatif».

Noter:
Les termes «haut», «1», «signal positif», «vrai» sont essentiellement les mêmes (le signal positif est le signal positif de la batterie ou de l’alimentation).
Les termes «FAIBLE», «0», «signal négatif», «faux» sont essentiellement les mêmes (le signal négatif est le signal négatif de la batterie ou de l’alimentation).

Illustration du symbole logique ET porte:

Ici, le «A» et le «B» sont les deux entrées et le «Y» est la sortie.
L’expression booléenne de la porte logique ET: La sortie «Y» est la multiplication des deux entrées «A» et «B». (A.B) = Y.
La multiplication booléenne est indiquée par un point (.)
Si «A» est «1» et «B» est «1», la sortie est (A.B) = 1 x 1 = «1» ou «high»
Si «A» est «0» et «B» est «1», la sortie est (A.B) = 0 x 1 = «0» ou «Low»
Si «A» est «1» et «B» est «0», la sortie est (A.B) = 1 x 0 = «0» ou «Low»
Si «A» est «0» et «B» est «0», la sortie est (A.B) = 0 x 0 = «0» ou «Low»

Les conditions ci-dessus sont simplifiées dans la table de vérité.

Table de vérité (deux entrées):

Porte «ET» à 3 entrées:

Illustration de la porte ET à 3 entrées:

Les portes ET logiques peuvent avoir un nombre «n» d’entrées, ce qui signifie qu’elles peuvent avoir plus de deux entrées (les portes ET logiques auront au moins deux entrées et toujours une sortie).

Pour une porte ET à 3 entrées, l'équation booléenne tourne comme ceci: (A.B.C) = Y, de même pour 4 entrées et plus.

Table de vérité pour la porte logique ET à 3 entrées:

Logiques et portes d'entrée multiples:

Les portes logiques ET disponibles dans le commerce ne sont disponibles qu'en 2, 3 et 4 entrées. Si nous avons plus de 4 entrées, nous devons mettre en cascade les portes.

Nous pouvons avoir six portes ET logiques d'entrée en cascadant les 2 portes ET d'entrée comme suit:

Maintenant, l'équation booléenne pour le circuit ci-dessus devient Y = (A.B). (C.D). (E.F)

Pourtant, toutes les règles logiques mentionnées s'appliquent au circuit ci-dessus.

Si vous comptez utiliser seulement 5 entrées des 6 entrées ET portes ci-dessus, nous pouvons connecter une résistance pull-up à n'importe quelle broche et maintenant elle devient une porte ET à 5 entrées.

Porte logique ET à deux entrées à base de transistor:

Nous savons maintenant comment fonctionne une porte logique ET, construisons une porte ET à 2 entrées en utilisant deux transistors NPN. Les circuits intégrés logiques sont construits presque de la même manière.

Schéma de deux transistors ET porte:

À la sortie «Y», vous pouvez connecter une LED si la sortie est élevée, la LED brillera (LED + Ve borne à «Y» avec une résistance de 330 ohms et négative à GND).

Lorsque nous appliquons un signal haut à la base des deux transistors, les deux transistors s'activent, le signal + 5V sera disponible au niveau de l'émetteur du T2, donc la sortie devient élevée.

Si l'un des transistors est OFF, aucune tension positive ne sera disponible à l'émetteur de T2, mais en raison de la résistance de rappel 1K, la tension négative sera disponible à la sortie, la sortie est donc qualifiée de basse.

Vous savez maintenant comment construire votre propre logique ET porte.

Quad ET porte IC 7408:

Si vous souhaitez acheter une porte logique ET sur le marché, vous obtiendrez la configuration ci-dessus.
Il a 14 broches, la broche # 7 et la broche # 14 sont GND et Vcc respectivement. Il fonctionne à 5V.

Délai de propagation:

Le délai de propagation est le temps nécessaire pour que la sortie passe de LOW à HIGH et vice versa.
Le délai de propagation de LOW à HIGH est de 27 nanosecondes.
Le délai de propagation de HIGH à LOW est de 19 nanosecondes.
Autres CI de porte «ET» couramment disponibles:

• 74LS08 Quad 2 entrées
• 74LS11 Triple 3 entrées
• 74LS21 Dual 4 entrées
• CD4081 Quad 2 entrées
• CD4073 Triple 3 entrées
• CD4082 Dual 4 entrées

Vous pouvez toujours consulter la fiche technique des CI ci-dessus pour plus d'informations.

Fonctionnement de la porte logique «NOR exclusif»

Dans cet article, nous allons explorer la porte logique «Ex-NOR» ou la porte Exclusive-NOR. Nous examinerons la définition de base, le symbole, la table de vérité, le circuit équivalent Ex-NOR, la réalisation Ex-NOR utilisant portes logiques NAND et enfin, nous allons faire un tour d'horizon sur la porte Ex-OR quad 2 entrées IC 74266.

Qu'est-ce que la porte «Exclusive NOR»?

C'est une porte électronique, dont la sortie devient «haut» ou «1» ou «vrai» ou émet un «signal positif» lorsque les entrées sont à nombre pair de «1» logiques (ou «vrai» ou «haut» ou « signal positif »).

Par exemple: Dites une porte NOR exclusive avec un nombre «n» d’entrées, si les entrées sont logiques «HIGH» avec 2 ou 4 ou 6 entrées (nombre pair d’entrées «1s»), la sortie devient «HIGH».

Même si nous n'appliquons aucune logique «haut» aux broches d'entrée (c'est-à-dire zéro numéro de logique «HIGH» et toute logique «LOW»), toujours «zéro» est un nombre pair, la sortie devient «HIGH».
Si le nombre de «1» logiques appliqués est ODD, alors la sortie devient «LOW» (ou «0» ou «faux» ou «signal négatif»).

C'est l'opposé de la porte logique «OU exclusif» où sa sortie devient «HAUT» lorsque les entrées sont un nombre ODD de «1» logique.
Noter:

Les termes «haut», «1», «signal positif», «vrai» sont essentiellement les mêmes (le signal positif est le signal positif de la batterie ou de l’alimentation).

Les termes «FAIBLE», «0», «signal négatif», «faux» sont essentiellement les mêmes (le signal négatif est le signal négatif de la batterie ou de l’alimentation).

Illustration de la porte logique «NOR exclusif»:

Circuit équivalent porte «NOR exclusif»:

Ce qui précède est le circuit équivalent pour la logique Ex-NOR, qui est fondamentalement une combinaison de porte logique «OU exclusif» et de porte logique «NON».
Ici, le «A» et le «B» sont les deux entrées et le «Y» est la sortie.
L'expression booléenne pour la porte logique Ex-NOR: Y = (AB) ̅ + AB.
Si «A» est «1» et «B» est «1», la sortie est ((AB) ̅ + AB) = 0 + 1 = «1» ou «HIGH»
Si «A» est «0» et «B» est «1», la sortie est ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = «0» ou «LOW»
Si «A» est «1» et «B» est «0», la sortie est ((AB) ̅ + AB) = 0 + 0 = «0» ou «LOW»
Si «A» est «0» et «B» est «0», la sortie est ((AB) ̅ + AB) = 1 + 1 = «1» ou «HIGH»
Les conditions ci-dessus sont simplifiées dans la table de vérité.

Table de vérité (deux entrées):

Porte NOR exclusive à 3 entrées:

Illustration de la porte Ex-NOR à 3 entrées:

Table de vérité pour la porte EX-OR logique à 3 entrées:

Pour la porte Ex-NOR à 3 entrées, l'équation booléenne devient: A ̅ (BC) ̅ + ABC ̅ + AB ̅C + A ̅BC.
La porte logique «Ex-NOR» n'est pas une porte logique fondamentale mais une combinaison de différentes portes logiques. La porte Ex-NOR peut être réalisée en utilisant des portes logiques «OU», une porte logique «ET» et une porte logique «NAND» comme suit:

Circuit équivalent pour la porte «NOR exclusif»:

La conception ci-dessus présente un inconvénient majeur, nous avons besoin de 3 portes logiques différentes pour créer une porte Ex-NOR. Mais on peut surmonter ce problème en implémentant une porte Ex-NOR avec uniquement des portes logiques «NAND», c'est également économique à fabriquer.

Porte NOR exclusive utilisant la porte NAND:

Les portes NOR exclusives sont utilisées pour effectuer des tâches informatiques compliquées telles que des opérations arithmétiques, des additionneurs binaires, des soustractions binaires, des vérificateurs de parité et elles sont utilisées comme comparateurs numériques.

Logic Exclusive-NOR Gate IC 74266:

Si vous souhaitez acheter une porte logique Ex-NOR du marché, vous obtiendrez la configuration DIP ci-dessus.
Il a 14 broches, la broche # 7 et la broche # 14 sont GND et Vcc respectivement. Il fonctionne à 5V.

Délai de propagation:

Le délai de propagation est le temps nécessaire à la sortie pour passer de LOW à HIGH et vice versa après avoir donné une entrée.

Le délai de propagation de LOW à HIGH est de 23 nanosecondes.

Le délai de propagation de HIGH à LOW est de 23 nanosecondes.

CI de porte «EX-NOR» couramment disponibles:
74LS266 Quad 2 entrées
CD4077 Quad 2 entrées

Comment fonctionne NAND Gate

Dans l'explication ci-dessous, nous allons explorer la porte NAND logique numérique. Nous examinerons la définition de base, le symbole, la table de vérité, la porte NAND à entrées multiples, nous allons construire une porte NAND à 2 entrées à base de transistor, diverses portes logiques utilisant uniquement la porte NAND et enfin nous prendrons un aperçu de la porte NAND IC 7400.

Qu'est-ce que la porte logique «NAND»?

Il s'agit d'une porte électronique, dont la sortie devient 'LOW' ou '0' ou 'false' ou émet un 'signal négatif' lorsque toutes les entrées des portes NAND sont 'high' ou '1' ou 'true' ou ' signal positif ».

Par exemple: Dites une porte NAND avec un nombre «n» d’entrées, si toutes les entrées sont «hautes», la sortie devient «BAS». Même si une entrée est «LOW» ou «0» ou «faux» ou «signal négatif», la sortie devient «HIGH» ou «1» ou «true» ou émet un «signal positif».

Noter:

Les termes «haut», «1», «signal positif», «vrai» sont essentiellement les mêmes (le signal positif est le signal positif de la batterie ou de l’alimentation).
Les termes «FAIBLE», «0», «signal négatif», «faux» sont essentiellement les mêmes (le signal négatif est le signal négatif de la batterie ou de l’alimentation).

Illustration du symbole de la porte logique NAND:

Ici, le «A» et le «B» sont les deux entrées et le «Y» est la sortie.

Ce symbole est la porte «ET» avec l'inversion «o».

Circuit équivalent de porte logique «NAND»:

La porte logique NAND est la combinaison de la porte logique «ET» et de la porte logique «NON».

Expression booléenne pour la porte logique NAND: La sortie «Y» est la multiplication complémentaire des deux entrées «A» et «B». Y = ((A.B) ̅)

La multiplication booléenne est indiquée par un point (.) Et la complémentaire (inversion) est représentée par une barre (-) sur une lettre.

Si «A» est «1» et «B» est «1», la sortie est ((A.B) ̅) = (1 x 1) ̅ = «0» ou «LOW»
Si «A» est «0» et «B» est «1», la sortie est ((A.B) ̅) = (0 x 1) ̅ = «1» ou «HIGH»
Si «A» est «1» et «B» est «0», la sortie est ((A.B) ̅) = (1 x 0) ̅ = «1» ou «HIGH»
Si «A» est «0» et «B» est «0», la sortie est ((A.B) ̅) = (0 x 0) ̅ = «1» ou «HIGH»

Les conditions ci-dessus sont simplifiées dans la table de vérité.

Table de vérité (deux entrées):

Porte «NAND» à 3 entrées:

Illustration de la porte NAND à 3 entrées:

Les portes logiques NAND peuvent avoir un nombre «n» d’entrées, ce qui signifie qu’elles peuvent avoir plus de deux entrées

(Les portes logiques NAND auront au moins deux entrées et toujours une sortie).
Pour une porte NAND à 3 entrées, l'équation booléenne tourne comme ceci: ((A.B.C) ̅) = Y, de même pour 4 entrées et plus.

Table de véritépour la porte logique NAND à 3 entrées:

Portes NAND logiques à entrées multiples:

Les portes Logic NAND disponibles dans le commerce ne sont disponibles qu'en 2, 3 et 4 entrées. Si nous avons plus de 4 entrées, nous devons mettre en cascade les portes.
Par exemple, nous pouvons avoir une porte NAND logique à quatre entrées en mettant en cascade 5 portes NAND à deux entrées comme suit:

Maintenant, l'équation booléenne pour le circuit ci-dessus devient Y = ((A.B.C.D) ̅)

Pourtant, toutes les règles logiques mentionnées s'appliquent au circuit ci-dessus.

Si vous prévoyez d'utiliser seulement 3 entrées de la porte NAND à 4 entrées ci-dessus, nous pouvons connecter une résistance de rappel à n'importe quelle broche et maintenant elle devient une porte NAND à 3 entrées.

Porte logique NAND à deux entrées à base de transistor:

Maintenant que nous savons comment fonctionne une porte NAND logique, construisons une porte NAND à 2 entrées en utilisant deux

Transistors NPN. Les circuits intégrés logiques sont construits presque de la même manière.
Schéma de la porte NAND à deux transistors:

À la sortie «Y», vous pouvez connecter une LED si la sortie est haute, la LED brillera (LED + Ve borne à «Y» avec une résistance de 330 ohms et négative à GND).

Lorsque nous appliquons un signal haut à la base des deux transistors, les deux transistors deviennent ON, le signal de masse sera disponible au collecteur du T1, ainsi la sortie devient 'LOW'.

Si l'un des transistors est OFF, c'est-à-dire en appliquant le signal «LOW» à la base, aucun signal de masse ne sera disponible au collecteur de T1, mais en raison de la résistance de rappel 1K, le signal positif sera disponible à la sortie et la sortie tourne 'HAUT'.

Vous savez maintenant comment construire votre propre porte logique NAND.

Diverses portes logiques utilisant la porte NAND:

La porte NAND est également connue sous le nom de «porte logique universelle» car nous pouvons créer n'importe quelle logique booléenne avec cette porte unique. Ceci est un avantage pour fabriquer des circuits intégrés avec différentes fonctions logiques et fabriquer une seule porte est économique.

Dans les schémas ci-dessus, seuls 3 types de portes sont représentés, mais nous pouvons créer n'importe quelle logique booléenne.

Porte Quad NAND IC 7400:

Si vous souhaitez acheter une porte logique NAND sur le marché, vous obtiendrez la configuration DIP ci-dessus.
Il a 14 broches, la broche # 7 et la broche # 14 sont GND et Vcc respectivement. Il fonctionne à 5V.

Délai de propagation:

Le délai de propagation est le temps nécessaire à la sortie pour passer de LOW à HIGH et vice versa après avoir donné une entrée.

Le délai de propagation de LOW à HIGH est de 22 nanosecondes.
Le délai de propagation de HIGH à LOW est de 15 nanosecondes.
Il existe plusieurs autres circuits intégrés de porte NAND:

• 74LS00 Quad 2 entrées
• 74LS10 Triple 3 entrées
• 74LS20 double 4 entrées
• 74LS30 8 entrées simples
• CD4011 Quad 2 entrées
• CD4023 Triple 3 entrées
• CD4012 double 4 entrées

Comment fonctionne NOR Gate

Ici, nous allons explorer la porte NOR logique numérique. Nous examinerons la définition de base, le symbole, la table de vérité, la porte NOR à entrées multiples, nous allons construire une porte NOR à 2 entrées à base de transistor, diverses portes logiques utilisant uniquement la porte NOR et enfin nous prendrons un aperçu de la porte NOR IC 7402.

Qu'est-ce que la porte logique «NOR»?

C'est une porte électronique, dont la sortie devient «HIGH» ou «1» ou «true» ou émet un «signal positif» lorsque toutes les entrées des portes NOR sont «LOW» ou «0» ou «false» ou « signal négatif ».

Par exemple: Dites une porte NOR avec un nombre d'entrées «n», si toutes les entrées sont «LOW», la sortie devient «HIGH». Même si une entrée est «HIGH» ou «1» ou «true» ou «positive signal», la sortie devient «LOW» ou «0» ou «false» ou émet un «signal négatif».

Noter:

Les termes «haut», «1», «signal positif», «vrai» sont essentiellement les mêmes (le signal positif est le signal positif de la batterie ou de l’alimentation).
Les termes «FAIBLE», «0», «signal négatif», «faux» sont essentiellement les mêmes (le signal négatif est le signal négatif de la batterie ou de l’alimentation).

Illustration du symbole de la porte logique NOR:

Ici, le «A» et le «B» sont les deux entrées et le «Y» est la sortie.

Ce symbole est la porte «OU» avec l'inversion «o».

Circuit équivalent de la porte logique «NOR»:

La porte logique NOR est la combinaison de la porte logique «OU» et de la porte logique «NON».

L’expression booléenne de la porte logique NOR: La sortie «Y» est l’addition complémentaire des deux entrées «A» et «B». Y = ((A + B) ̅)

L'addition booléenne est indiquée par (+) et la complémentaire (inversion) est représentée par une barre (-) sur une lettre.

Si «A» est «1» et «B» est «1», la sortie est ((A + B) ̅) = (1+ 1) ̅ = «0» ou «LOW»
Si «A» est «0» et «B» est «1», la sortie est ((A + B) ̅) = (0+ 1) ̅ = «0» ou «LOW»
Si «A» est «1» et «B» est «0», la sortie est ((A + B) ̅) = (1+ 0) ̅ = «0» ou «LOW»
Si «A» est «0» et «B» est «0», la sortie est ((A + B) ̅) = (0+ 0) ̅ = «1» ou «HIGH»

Les conditions ci-dessus sont simplifiées dans la table de vérité.

Table de vérité (deux entrées):

Porte «NOR» à 3 entrées:

Illustration de la porte NOR à 3 entrées:

Les portes NOR logiques peuvent avoir un nombre «n» d’entrées, ce qui signifie qu’elles peuvent avoir plus de deux entrées (les portes NOR logiques auront au moins deux entrées et toujours une sortie).

Pour une porte NOR à 3 entrées, l'équation booléenne tourne comme ceci: ((A + B + C) ̅) = Y, de même pour 4 entrées et plus.

Table de vérité pour la porte NOR logique à 3 entrées:

Portes NOR logiques à entrées multiples:

Les portes Logic NOR disponibles dans le commerce ne sont disponibles qu'en 2, 3 et 4 entrées. Si nous avons plus de 4 entrées, nous devons mettre en cascade les portes.
Par exemple, nous pouvons avoir quatre portes NOR logiques d'entrée en mettant en cascade 5 deux portes NOR d'entrée comme suit:

Maintenant, l'équation booléenne pour le circuit ci-dessus devient Y = ((A + B + C + D) ̅)

Pourtant, toutes les règles logiques mentionnées s'appliquent au circuit ci-dessus.

Si vous comptez utiliser seulement 3 entrées de la porte NOR à 4 entrées ci-dessus, nous pouvons connecter une résistance pull-down à n'importe laquelle des broches et maintenant elle devient la porte NOR à 3 entrées.

Porte logique NOR à deux entrées basée sur un transistor:

Maintenant, nous savons comment fonctionne une porte logique NOR, construisons une porte NOR à 2 entrées en utilisant deux transistors NPN. Les circuits intégrés logiques sont construits presque de la même manière.
Schéma de la porte NOR à deux transistors:

À la sortie «Y», vous pouvez connecter une LED si la sortie est haute, la LED brillera (LED + Ve borne à «Y» avec une résistance de 330 ohms et négative à GND).

Lorsque nous appliquons le signal «HIGH» à la base des deux transistors, les deux transistors deviennent ON et le signal de masse sera disponible au collecteur du T1 et T2, ainsi la sortie devient «LOW».

Si nous appliquons «HIGH» à l'un des transistors, le signal négatif sera toujours disponible à la sortie, faisant passer la sortie «LOW».

Si nous appliquons un signal «LOW» à la base de deux transistors, les deux se désactivent, mais en raison de la résistance de rappel vers le haut, la sortie devient «HIGH».
Vous savez maintenant comment construire votre propre porte logique NOR.

Diverses portes logiques utilisant la porte NOR:

REMARQUE: NAND et NOR sont les deux portes autrement appelées portes universelles.

La porte NOR est également une «porte logique universelle» car nous pouvons créer n'importe quelle logique booléenne avec cette porte unique. C'est un avantage pour la fabrication de circuits intégrés avec différentes fonctions logiques et la fabrication d'une seule porte est économique, il en va de même pour la porte NAND.

Dans les schémas ci-dessus, seuls 3 types de portes sont présentés, mais nous pouvons créer n'importe quelle logique booléenne.
Porte NOR Quad IC 7402:

Si vous souhaitez acheter une porte logique NOR sur le marché, vous obtiendrez la configuration DIP ci-dessus.
Il a 14 broches, la broche # 7 et la broche # 14 sont GND et Vcc respectivement. Il fonctionne à 5V.

Délai de propagation:

Le délai de propagation est le temps nécessaire à la sortie pour passer de LOW à HIGH et vice versa après avoir donné une entrée.

Le délai de propagation de LOW à HIGH est de 22 nanosecondes.
Le délai de propagation de HIGH à LOW est de 15 nanosecondes.
Il existe plusieurs autres circuits intégrés de porte NOR:

• 74LS02 Quad 2 entrées
• 74LS27 Triple 3 entrées
• 74LS260 Double 4 entrées
• CD4001 Quad 2 entrées
• CD4025 Triple 3 entrées
• CD4002 double 4 entrées

Porte NON logique

Dans cet article, nous allons explorer la porte logique «NON». Nous allons en apprendre davantage sur sa définition de base, son symbole, sa table de vérité, ses équivalents de porte NAND et NOR, ses onduleurs Schmitt, son oscillateur de porte Schmitt NOT, sa porte PAS utilisant un transistor et enfin nous examinerons l'inverseur de porte logique NOT IC 7404.

Avant de commencer à examiner les détails de la porte logique NOT qui est également appelée onduleur numérique, il ne faut pas confondre avec les «onduleurs de puissance» qui sont utilisés dans les alimentations solaires ou de secours à la maison ou au bureau.

Qu'est-ce que la porte logique «NON»?

Il s'agit d'une porte logique à une seule entrée et à une seule sortie dont la sortie est complémentaire de l'entrée.

La définition ci-dessus indique que si l'entrée est «HAUT» ou «1» ou «vrai» ou «signal positif», la sortie sera «BAS» ou «0» ou «faux» ou «signal négatif».

Si l'entrée est «BAS» ou «0» ou «faux» ou «signal négatif», la sortie sera inversée sur «HAUT» ou «1» ou «vrai» ou «signal positif»

Noter:

Les termes «haut», «1», «signal positif», «vrai» sont essentiellement les mêmes (le signal positif est le signal positif de la batterie ou de l’alimentation).
Les termes «FAIBLE», «0», «signal négatif», «faux» sont essentiellement les mêmes (le signal négatif est le signal négatif de la batterie ou de l’alimentation).

Illustration de Logic NOT Gate:

Supposons que «A» est l’entrée et «Y» la sortie, l’équation booléenne de la porte NON logique est: Ā = Y.

L'équation indique que la sortie est l'inversion de l'entrée.

Table de vérité pour la porte logique NOT:

Les non portes auront toujours une seule entrée (et auront toujours une seule sortie), elles sont classées comme dispositifs de prise de décision. Le symbole «o» à la pointe du triangle représente la complémentation ou l'inversion.

Ce symbole «o» n'est pas seulement limité à la porte logique «NON», mais peut également être utilisé par toutes les portes logiques ou tout circuit numérique. Si le «o» est à l'entrée, cela indique que l'entrée est active-bas.
Active-Low: La sortie devient active (activation d'un transistor, d'une LED ou d'un relais, etc.) lorsque l'entrée «LOW» est donnée.

Équivalent des portes NAND et NOR:

La porte «NON» peut être construite en utilisant des portes logiques «NAND» et logiques «NOR» en joignant toutes les broches d'entrée, ceci s'applique aux portes avec 3, 4 broches d'entrée et plus.

Porte logique «NON» basée sur un transistor:

Le 'NON' logique peut être construit par un transistor NPN et une résistance de 1K. Si nous appliquons le signal «HIGH» à la base du transistor, la masse se connecte au collecteur du transistor, ainsi la sortie devient «LOW».

Si nous appliquons le signal «LOW» à la base du transistor, le transistor reste OFF et ne sera pas connecté à la masse mais, la sortie sera tirée «HIGH» par la résistance pull-up connectée à Vcc. Ainsi, nous pouvons créer une porte logique «NON» en utilisant un transistor.

Onduleurs Schmitt:

Nous explorerons ce concept avec un chargeur de batterie automatique pour expliquer l'utilisation et le fonctionnement des onduleurs Schmitt. Prenons l'exemple de la procédure de chargement de la batterie li-ion.

La batterie li-ion 3,7 V est chargée lorsque la batterie atteint 3 V à 3,2 V, la tension de la batterie augmente progressivement pendant la charge et la batterie doit être coupée à 4,2 V.Après la charge, la tension en circuit ouvert de la batterie chute d'environ 4,0 V .

Un capteur de tension mesure la limite de coupure et déclenche le relais pour arrêter la charge. Mais lorsque la tension chute en dessous de 4,2 V, le chargeur détecte qu'il n'est pas chargé et commence la charge jusqu'à 4,2 V et la coupure, encore une fois la tension de la batterie tombe à 4,0 V et recommence la charge et cette folie se répète.

Cela tuera la batterie rapidement, pour surmonter ce problème, nous avons besoin d'un niveau de seuil inférieur ou «LTV» afin que la batterie ne démarre pas la charge jusqu'à ce que la batterie tombe à 3 V à 3,2 V. La tension de seuil supérieur ou «UTV» est 4.2V dans cet exemple.

Un onduleur de Schmitt est amené à commuter son état de sortie lorsque la tension dépasse la tension de seuil supérieure et il reste le même jusqu'à ce que l'entrée atteigne la tension de seuil inférieure.

De même, une fois que l'entrée franchit la tension de seuil inférieure, la sortie reste la même jusqu'à ce que l'entrée atteigne la tension de seuil supérieure.

Il ne changera pas son état entre le LTV et l'UTV.

Maintenant, à cause de cela, le MARCHE / ARRÊT sera beaucoup plus doux et les oscillations indésirables seront supprimées et le circuit sera également plus résistant au bruit électrique.

Oscillateur Schmitt NOT Gate:

Le circuit ci-dessus est un oscillateur qui produit une onde carrée à un rapport cyclique de 33%. Initialement, le condensateur est à l'état déchargé et le signal de masse sera disponible à l'entrée de la porte NOT.

La sortie devient positive et charge le condensateur via la résistance «R», le condensateur se charge jusqu'à la tension de seuil supérieure de l'onduleur et change d'état, la sortie devient un signal négatif et le condensateur commence à se décharger via la résistance «R» jusqu'à ce que la tension du condensateur atteigne le niveau de seuil inférieur et change l'état, la sortie devient positive et charge le condensateur.

Ce cycle se répète tant que l'alimentation électrique est fournie au circuit.

La fréquence de l'oscillateur ci-dessus peut être calculée: F = 680 / RC

Où, F est la fréquence.
R est la résistance en ohms.
C est la capacité en farad.
Convertisseur d'onde carrée:

Le circuit ci-dessus convertira le signal sinusoïdal en onde carrée, en fait, il peut convertir toutes les ondes analogiques en onde carrée.

Les deux résistances R1 et R2 fonctionnent comme diviseur de tension, ceci est utilisé pour obtenir un point de polarisation et le condensateur bloque tous les signaux CC.

Si le signal d'entrée dépasse le niveau de seuil supérieur ou inférieur au niveau de seuil inférieur, la sortie tourne

BAS ou HAUT selon le signal, cela produit une onde carrée.

IC 7404 Inverseur de porte NOT:

L'IC 7404 est l'un des IC de porte NON logique les plus couramment utilisés. Il a 14 broches, la broche n ° 7 est la masse et la broche n ° 14 est Vcc. La tension de fonctionnement est de 4,5V à 5V.

Délai de propagation:

Le délai de propagation est le temps mis par la porte pour traiter la sortie après avoir donné une entrée.
En logique, la porte «NON» prend environ 22 nanosecondes pour changer son état de HAUT à BAS et vice versa.

Il existe plusieurs autres CI logiques «PAS de porte»:

• 74LS04 Hex Inversing NOT Gate

• 74LS14 Hex Schmitt Inversing NOT Gate

• Pilotes inverseurs hexadécimaux 74LS1004

• CD4009 Hex Inversing NOT Gate

• CD4069 Hex Inversing NOT Gate

Comment fonctionne la porte OU

Explorons maintenant la logique numérique OU les portes. Nous examinerons la définition de base, le symbole, la table de vérité, la porte OU à entrées multiples, nous construirons une porte OU à 2 entrées à base de transistor et enfin nous prendrons un aperçu de la porte OU IC 7432.

Qu'est-ce que la porte logique «OU»?

Il s'agit d'une porte électronique, dont la sortie devient «BAS» ou «0» ou «faux» ou émet un «signal négatif» lorsque toutes les entrées des portes OU sont «BAS» ou «0» ou «faux» ou « signal négatif ».

Par exemple: dites une porte OU avec un nombre d'entrées «n», si toutes les entrées sont «LOW», la sortie devient «LOW». Même si une entrée est «HIGH» ou «1» ou «true» ou «positive signal», la sortie devient «HIGH» ou «1» ou «true» ou émet un «signal positif».

Noter:

Les termes «haut», «1», «signal positif», «vrai» sont essentiellement les mêmes (le signal positif est le signal positif de la batterie ou de l’alimentation).
Les termes «FAIBLE», «0», «signal négatif», «faux» sont essentiellement les mêmes (le signal négatif est le signal négatif de la batterie ou de l’alimentation).

Illustration du symbole de la porte logique OU:

Ici, le «A» et le «B» sont les deux entrées et le «Y» est la sortie.

Expression booléenne pour la porte OU logique: La sortie «Y» est l'addition des deux entrées «A» et «B», (A + B) = Y.

L'addition booléenne est notée (+)

Si «A» est «1» et «B» est «1», la sortie est (A + B) = 1 + 1 = «1» ou «high»
Si «A» est «0» et «B» est «1», la sortie est (A + B) = 0 + 1 = «1» ou «high»
Si «A» est «1» et «B» est «0», la sortie est (A + B) = 1 + 0 = «1» ou «high»
Si «A» est «0» et «B» est «0», la sortie est (A + B) = 0 + 0 = «0» ou «Low»

Les conditions ci-dessus sont simplifiées dans la table de vérité.

Table de vérité (deux entrées):

Porte «OU» à 3 entrées:

Illustration de la porte OU à 3 entrées:

Les portes OU logiques peuvent avoir un nombre «n» d’entrées, ce qui signifie qu’elles peuvent avoir plus de deux entrées (les portes OU logiques auront au moins deux entrées et toujours une sortie).

Pour une porte OU logique à 3 entrées, l'équation booléenne tourne comme ceci: (A + B + C) = Y, de même pour 4 entrées et plus.

Table de vérité pour porte OU logique à 3 entrées:

Portes logiques OU multi-entrées:

Les portes logiques OU disponibles dans le commerce ne sont disponibles qu'en 2, 3 et 4 entrées. Si nous avons plus de 4 entrées, nous devons mettre en cascade les portes.

Nous pouvons avoir six portes OU logiques d'entrée en cascadant les 2 portes OU d'entrée comme suit:

Maintenant, l'équation booléenne pour le circuit ci-dessus devient Y = (A + B) + (C + D) + (E + F)

Pourtant, toutes les règles logiques mentionnées s'appliquent au circuit ci-dessus.

Si vous prévoyez d'utiliser seulement 5 entrées des 6 entrées OU de la porte ci-dessus, nous pouvons connecter une résistance pull-down à n'importe quelle broche et maintenant elle devient une porte OU à 5 entrées.

Porte logique OU logique à deux entrées à base de transistor:

Maintenant, nous savons comment fonctionne une porte OU logique, construisons une porte OU à 2 entrées en utilisant deux transistors NPN. Les circuits intégrés logiques sont construits presque de la même manière.

Schéma de la porte OU à deux transistors:

À la sortie «Y», vous pouvez connecter une LED si la sortie est élevée, la LED brillera (LED + Ve borne à «Y» avec une résistance de 330 ohms et négative à GND).

Lorsque nous appliquons le signal LOW à la base des deux transistors, les deux transistors s'éteignent, le signal de masse sera disponible au niveau de l'émetteur du T2 / T1 via une résistance pull-down 1k, la sortie devient donc BAS.

Si l'un des transistors est sur ON, une tension positive sera disponible à l'émetteur de T2 / T1, ainsi la sortie devient HAUTE.

Vous savez maintenant comment construire votre propre porte logique OU.

Quad OU porte IC 7432:

Si vous souhaitez acheter une porte logique OU sur le marché, vous obtiendrez la configuration ci-dessus.

Il a 14 broches, la broche # 7 et la broche # 14 sont GND et Vcc respectivement. Il fonctionne à 5V.

Délai de propagation:

Le délai de propagation est le temps nécessaire pour que la sortie passe de LOW à HIGH et vice versa.
Le délai de propagation de LOW à HIGH est de 7,4 nanosecondes à 25 degrés Celsius.
Le délai de propagation de HIGH à LOW est de 7,7 nanosecondes à 25 degrés Celsius.

• 74LS32 Quad 2 entrées
• CD4071 Quad 2 entrées
• CD4075 Triple 3 entrées
• CD4072 Dual 4 entrées

Logic Exclusive –OR Gate

Dans cet article, nous allons explorer la porte logique XOR ou la porte OU exclusif. Nous examinerons la définition de base, le symbole, la table de vérité, le circuit équivalent XOR, la réalisation XOR utilisant des portes logiques NAND et enfin, nous prendrons un aperçu de la porte Ex-OR à quatre entrées IC 7486.

Dans les articles précédents, nous avons découvert trois portes logiques fondamentales «ET», «OU» et «NON». Nous avons également appris qu'en utilisant ces trois portes fondamentales, nous pouvons construire deux nouvelles portes logiques «NAND» et «NOR».

Il y a deux autres portes logiques bien que ces deux ne soient pas des portes de base, mais elles sont construites par la combinaison des autres portes logiques et son équation booléenne est si vitale et très utile qu'elle est considérée comme des portes logiques distinctes.

Ces deux portes logiques sont la porte «OU exclusif» et «NON exclusif». Dans cet article, nous allons explorer uniquement la porte logique OU exclusive.

Qu'est-ce que la porte «OU exclusif»?

C'est une porte électronique, dont la sortie devient «high» ou «1» ou «true» ou émet un «signal positif» lorsque les deux entrées logiques sont différentes l'une par rapport à l'autre (ceci n'est applicable que pour deux 2 entrées Ex -OR porte).

Par exemple: Dites une porte OU exclusif avec «deux» entrées, si l'une des broches d'entrée A est «HIGH» et la broche d'entrée B est «LOW», alors la sortie devient «HIGH» ou «1» ou «true» ou «Signal positif».

Si les deux entrées sont au même niveau logique, c'est-à-dire les deux broches «HIGH» ou les deux broches «LOW», la sortie devient «LOW» ou «0» ou «false» ou «négatif».

Noter:

Les termes «haut», «1», «signal positif», «vrai» sont essentiellement les mêmes (le signal positif est le signal positif de la batterie ou de l’alimentation).

Les termes «FAIBLE», «0», «signal négatif», «faux» sont essentiellement les mêmes (le signal négatif est le signal négatif de la batterie ou de l’alimentation).

Illustration de la porte OU exclusive de Logic:

Ici, le «A» et le «B» sont les deux entrées et le «Y» est la sortie.

L'expression booléenne pour la porte logique Ex-OU: Y = (A.) ̅B + A.B ̅

Si «A» est «1» et «B» est «1», la sortie est (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 1 + 1 x 0 = «1» ou «LOW»
Si «A» est «0» et «B» est «1», la sortie est (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 1 + 0 x 0 = «1» ou «HIGH»
Si «A» est «1» et «B» est «0», la sortie est (A ̅.B + A.B ̅) = 0 x 0 + 1 x 1 = «1» ou «HIGH»
Si «A» est «0» et «B» est «0», la sortie est (A ̅.B + A.B ̅) = 1 x 0 + 0 x 1 = «0» ou «Low»
Les conditions ci-dessus sont simplifiées dans la table de vérité.

Table de vérité (deux entrées):

Dans la porte logique Ex-OU à deux entrées ci-dessus, si les deux entrées sont différentes, c'est-à-dire «1» et «0», la sortie devient «HIGH». Mais avec 3 entrées ou plus de logique Ex-OR ou en général, la sortie de l'Ex-OR passe à «HIGH» uniquement lorsque le numéro ODD de la logique «HIGH» est appliqué à la porte.

Par exemple: si nous avons une porte Ex-OR à 3 entrées, si nous appliquons la logique «HIGH» à une seule entrée (nombre impair de logique «1»), la sortie devient «HIGH». Si nous appliquons la logique «HIGH» à deux entrées (c'est le nombre pair de la logique «1»), la sortie devient «LOW» et ainsi de suite.

Porte OU exclusif à 3 entrées:

Illustration de la porte EX-OR à 3 entrées:

Table de vérité pour la porte EX-OR logique à 3 entrées:

Pour la porte Ex-OR à 3 entrées, l'équation booléenne devient: A (BC) ̅ + A ̅BC ̅ + (AB) ̅C + ABC

Comme nous l'avons décrit précédemment, la porte logique «Ex-OR» n'est pas une porte logique fondamentale mais une combinaison de différentes portes logiques. La porte Ex-OU peut être réalisée en utilisant la porte logique «OU», la porte logique «ET» et la porte logique «NAND» comme suit:

Circuit équivalent pour la porte «OU exclusif»:

La conception ci-dessus présente un inconvénient majeur, nous avons besoin de 3 portes logiques différentes pour créer une porte Ex-OR. Mais nous pouvons surmonter ce problème en implémentant une porte Ex-OR avec uniquement des portes logiques NAND, c'est également économique à fabriquer.

Porte OU exclusive utilisant la porte NAND:

Des portes OU exclusives sont utilisées pour effectuer des tâches informatiques complexes telles que des opérations arithmétiques, des additionneurs complets, des demi-additionneurs, elles peuvent également fournir des fonctionnalités de réalisation.

Logic Exclusive OR Gate IC 7486:

Si vous souhaitez acheter une porte logique Ex-OR sur le marché, vous obtiendrez la configuration DIP ci-dessus.
Il a 14 broches, la broche # 7 et la broche # 14 sont GND et Vcc respectivement. Il fonctionne à 5V.

Délai de propagation:

Le délai de propagation est le temps nécessaire à la sortie pour passer de LOW à HIGH et vice versa après avoir donné une entrée.
Le délai de propagation de LOW à HIGH est de 23 nanosecondes.
Le délai de propagation de HIGH à LOW est de 17 nanosecondes.

CI de porte «EX-OR» couramment disponibles:

• 74LS86 Quad 2 entrées
• CD4030 Quad 2 entrées

J'espère que l'explication détaillée ci-dessus vous aura peut-être aidé à comprendre ce que sont les portes logiques et comment fonctionnent les portes logiques, si vous avez encore des questions? Veuillez exprimer dans la section des commentaires, vous pouvez obtenir une réponse rapide.