Digitales Logikgatter-Tutorial | Grundtypen | Wie es funktioniert?

Digitales Logikgatter

Zunächst müssen wir etwas über die Logikgatter wissen:„Ein Logikgatter ist eine elektronische Schaltung oder ein Gerät, das logische Entscheidungen trifft. Mit anderen Worten, ein Logikgatter ist eine elektronische Schaltung mit einem oder mehreren Eingängen und nur einem Ausgang, der entweder hoch oder niedrig ist (abhängig vom Eingangsstatus). Logikgatter werden in digitalen Computern und verschiedenen Arten von digitalen Systemen und Schaltungen weit verbreitet verwendet.

Da Logikgatter die Bausteine ​​verschiedener digitaler Systeme sind, können sie zur Herstellung vieler digitaler Systeme verwendet werden. 1854 führte George Boole die Boolesche Algebra für Berechnungen ein. Die Grundfunktionen digitaler Logikgatter sind Boolesche Algebra/logische Algebra. Diese Logikgatter führen in kürzester Zeit Rechenfunktionen aus, was die Berechnung heutzutage sehr einfach macht.

Positive und negative Logik

    Nullen und Einsen sind sehr wichtig in Computersystemen, die zwei verschiedene mögliche Zustände einer Schaltung oder eines Geräts veranschaulichen. Diese beiden Zustände können mit unterschiedlichen Namen identifiziert werden. In positiver Logik kann das Symbol 1 als ON, Closed, High, Plus, True, Up bezeichnet werden, während das Symbol 0 als Off, Open, Low, Minus, False, Down bezeichnet werden kann. In negativer Logik wird die Situation umgekehrt sein. Wenn beispielsweise ein digitales System funktioniert, wird es in positiver Logik als 1 identifiziert, in negativer Logik jedoch als 0 bezeichnet.

Arten von Logikgattern

          1) ODER gat 2) UND-Gatter     3) NICHT-Gatter       4) NOR-Gatter 5) NAND-Gatter

          6) XOR-Gatter 7) XNOR-Gatter

Hier werden wir nur die grundlegenden Logikgatter diskutieren.

Wie funktioniert das ODER-Gatter?

Diese Art von Logikgatter, die aus zwei oder mehr als zwei Eingängen und einem einzigen Ausgang besteht. Es gibt einen hohen Ausgang, wenn einer seiner Eingänge hoch ist, und wird als ODER-Gatter bezeichnet. Es wird auch all or any gate genannt. Mit anderen Worten, das Logikgatter gibt einen hohen Ausgang, wenn irgendein Eingang hoch ist.
In der obigen Abbildung (a) ODER-Gattersymbol mit booleschem Ausdruck gezeigt. Wie wir sehen können, hat das ODER-Gatter zwei Eingänge A, B und Y-Ausgang. In der anderen Abbildung (b) ist die Wahrheitstabelle für das ODER-Gatter angegeben. Darin können wir sehen, dass bei der ersten Option, wenn beide Eingänge auf 0-Pegel sind, ein Ausgang auch 0 ist, aber wenn einer der Eingänge hoch geht, ist der Ausgang Y 1. Die logische Operation sagt alles, dass das OR-Logikgatter alles addiert seine Eingänge untereinander. Abbildung (c) veranschaulicht die Ersatzschaltung des ODER-Gatters. Bei dem zwei Schalter parallel zueinander geschaltet und in Reihe zur Lampe geschaltet sind. Wenn beide Schalter offen sind, bedeutet dies, dass beide Eingänge auf Pegel 0 sind, dann ist die Lampe aus. Aber wenn einer der Schalter geschlossen ist, wird die Batterie in den Stromkreis geschaltet und die Lampe leuchtet.

Wie funktioniert AND Gate?

Diese Art von Logikgatter, die aus zwei oder mehr als zwei Eingängen besteht. Es gibt einen niedrigen Ausgang, wenn einer seiner Eingänge niedrig ist. Es kann nur dann einen High-Ausgang liefern, wenn alle seine Eingänge auf High-Pegel sind. Es multipliziert seine Eingaben untereinander.

Von den obigen Abbildungen sind in der ersten Abbildung das UND-Gattersymbol und der boolesche Ausdruck dargestellt. Was deutlich zeigt, dass das UND-Gatter zwei Eingänge X, Y und Z als Ausgang hat. Bei s/w Eingängen steht da nichts, dh beide Eingänge multiplizieren sich miteinander. Die Wahrheitstabelle gibt die möglichen logischen Operationsoptionen an. Andererseits ist in Abbildung © ein Ersatzschaltbild dargestellt. Welche bestehen aus zwei Schaltern, die miteinander und auch mit der Lampe in Reihe geschaltet sind? Wenn einer der Schalter A oder b offen ist, ist der Stromkreis unvollständig, daher gibt die Lampe kein Licht ab, aber wenn beide Schalter geschlossen werden, ist der Stromkreis vollständig und das Licht beginnt zu leuchten.

Wie funktioniert Gate NICHT?

Eine andere Art von Logikgatter, die auch Inverter genannt wird. Wir können das Logikgatter definieren, das immer einen komplementären Ausgang seines Eingangs liefert, das als NICHT-Gatter bezeichnet wird. Dieses Logikgatter besteht aus einem Eingang und einem Ausgang. Das NICHT-Torsymbol ist unten in der Abbildung angegeben.

In der obigen Abbildung (a) wird das NICHT-Gate-Symbol gezeigt. Das NICHT-Tor-Symbol hat eine dreieckige Form mit einer Blase am Ende. Das NICHT-Gatter hat nur einen Eingang A und nur einen Ausgang Z, der immer den Eingang ergänzt. Eine Wahrheitstabelle des NICHT-Gatters ist in der nächsten Abbildung angegeben, die alle möglichen Optionen enthält. Transistor Not Gate ist die Ersatzschaltung für dieses spezielle Logikgatter. Wenn am Basiseingang des Transistors keine Spannung anliegt, bleibt der Transistor ausgeschaltet und die +Vcc-Spannungen fließen zum Ausgang Â. Wenn jedoch an der Basis des Transistors eine gewisse Spannung angelegt wird, schaltet er ein und der Strom fließt zur Erde. Der gemeinsame Punkt, von dem der Ausgang abgenommen wird, bleibt auf Nullpotential. Diese Ergebnisausgabe ist null.