Logische poorten zijn de fundamentele componenten van alle digitale circuits en systemen. In de digitale elektronica zijn er zeven hoofdtypen logische poorten gebruikt om verschillende logische bewerkingen uit te voeren. Een logische poort is eigenlijk een elektronisch circuit ontworpen door componenten zoals diodes, transistors, weerstanden en condensatoren te gebruiken , enz., en in staat om logische bewerkingen uit te voeren. In dit artikel zullen we de definitie, de waarheidstabel en andere gerelateerde concepten van logische poorten bestuderen. Laten we dus beginnen met de basisintroductie van logische poorten.
Inhoudsopgave
- Wat is een logische poort?
- Soorten logische poorten
- EN Poort
- OF Poort
- NIET Poort
- NOCH-poort
- NAND-poort
- XOR-poort
- XNOR-poort
- Toepassingen van logische poorten
Wat is een logische poort?
A logische poort is een elektronisch circuit dat is ontworpen met behulp van elektronische componenten zoals diodes, transistors, weerstanden en meer. Zoals de naam al aangeeft, is een logische poort ontworpen om logische bewerkingen uit te voeren in digitale systemen zoals computers, communicatiesystemen, enz.
Daarom kunnen we zeggen dat de bouwstenen van een digitaal circuit logische poorten zijn, die talloze logische bewerkingen uitvoeren die vereist zijn voor elk digitaal circuit. Een logische poort kan twee of meer ingangen hebben, maar slechts één uitgang produceren. De uitgang van een logische poort hangt af van de combinatie van ingangen en de logische bewerking die de logische poort uitvoert.
Logische poorten gebruiken Booleaanse algebra om logische processen uit te voeren. Logische poorten zijn te vinden in bijna elk digitaal gadget dat we regelmatig gebruiken. Logische poorten worden gebruikt in de architectuur van onze telefoons, laptops, tablets en geheugenapparaten.
Soorten logische poorten
Een logische poort is een digitale poort waarmee gegevens kunnen worden gemanipuleerd. Logische poorten, gebruiken logica om te bepalen of een signaal wel of niet moet worden doorgegeven. Logische poorten daarentegen regelen de informatiestroom op basis van een reeks regels.
De logische poorten kunnen worden ingedeeld in de volgende hoofdtypen:
1. Basislogische poorten
Er zijn drie fundamentele logische poorten:
- EN Poort
- OF Poort
- NIET Poort
2. Universele logische poorten
In digitale elektronica worden de volgende twee logische poorten beschouwd als universele logische poorten:
- NOCH-poort
- NAND-poort
3. Afgeleide logische poorten
De volgende twee zijn de afgeleide logische poorten die in digitale systemen worden gebruikt:
- XOR-poort
- XNOR-poort
Laten we nu elk van dit soort logische poorten één voor één in detail bespreken.
Java-array
EN Poort
In digitale elektronica is de EN-poort een van de logische basispoorten die de logische vermenigvuldiging van de invoer uitvoert die erop wordt toegepast. Het genereert alleen een hoge of logische 1-uitvoer als alle daarop toegepaste ingangen hoog of logisch 1 zijn. Anders is de uitvoer van de EN-poort laag of logisch 0.
Eigenschappen van EN-poort:
De volgende twee hoofdeigenschappen van de EN-poort zijn:
- EN-poort kan twee of meer dan twee invoerwaarden tegelijk accepteren.
- Wanneer alle ingangen logisch 1 zijn, is de uitgang van deze poort logisch 1.
De werking van een EN-poort wordt beschreven door een wiskundige uitdrukking, die de Booleaanse uitdrukking van de EN-poort wordt genoemd.
Voor EN-poorten met twee invoer wordt de Booleaanse expressie gegeven door,
Z = A.B
Waarbij A en B invoer zijn voor de EN-poort, terwijl Z de uitvoer van de EN-poort aangeeft.
We kunnen deze uitdrukking uitbreiden naar een willekeurig aantal invoervariabelen, zoals:
Z=A.B.C.D…
Waarheidstabel van AND Gate:
De waarheidstabel van een EN-poort met twee ingangen wordt hieronder gegeven:
Invoer | Uitvoer | |
|---|---|---|
A | B | A EN B |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Symbool van EN-poort:
Het logische symbool van een EN-poort met twee ingangen wordt getoond in de volgende afbeelding.
Symbool van EN-poort met twee ingangen
OF Poort
In de digitale elektronica is er een type logische basispoort die alleen een lage of logische 0-uitvoer produceert als alle ingangen laag of logisch 0 zijn. Voor alle andere invoercombinaties is de uitvoer van de OF-poort hoog of logisch 1. Dit logische poort wordt OF-poort genoemd. Een OF-poort kan zo worden ontworpen dat hij twee of meer ingangen heeft, maar slechts één uitgang. De primaire functie van de OF-poort is het uitvoeren van de logische sombewerking.
Eigenschappen van OR-poort:
Een OF-poort heeft de volgende twee eigenschappen:
- Het kan twee of meer invoerlijnen tegelijk hebben.
- Wanneer alle ingangen van de OF-poort laag of logisch 0 zijn, is de uitgang ervan laag of logisch 0.
De werking van een OF-poort kan wiskundig worden beschreven door middel van een wiskundige uitdrukking die de Booleaanse expressie van de OF-poort wordt genoemd.
De Booleaanse uitdrukking voor een OF-poort met twee ingangen wordt gegeven door,
Z = A + B
De Booleaanse uitdrukking voor een OF-poort met drie ingangen is:
Z=A+B+C
Hier zijn A, B en C invoervariabelen en Z de uitvoervariabelen. We kunnen deze Booleaanse expressie uitbreiden naar een willekeurig aantal invoervariabelen.
Waarheidstabel van OR Gate:
De waarheidstabel van een OF-poort beschrijft de relatie tussen input en output. Het volgende is de waarheidstabel voor de OF-poort met twee ingangen:
Invoer | Uitvoer | |
|---|---|---|
A | B | A OF B |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
Symbool van OR-poort:
Het logische symbool van een OF-poort met twee ingangen wordt getoond in de volgende afbeelding.
Symbool van OF-poort met twee ingangen
NIET Poort
In de digitale elektronica is de NOT-poort een andere logische basispoort die wordt gebruikt compliment van een ingangssignaal erop toegepast. Er is slechts één invoer en één uitvoer nodig. De uitvoer van de NOT-poort is een aanvulling op de invoer die erop wordt toegepast. Als we daarom een lage of logische 0-uitvoer op de NOT-poort toepassen, geeft dit een hoge of logische 1-uitvoer en omgekeerd. De NOT-poort wordt ook wel inverter genoemd, omdat deze de inversiebewerking uitvoert.
Eigenschappen van NOT Gate:
- De uitvoer van een NOT-poort is complementair of omgekeerd aan de invoer die erop wordt toegepast.
- NOT-poort neemt slechts één uitgang.
De logische werking van de NOT-poort wordt beschreven door zijn Booleaanse expressie, die hieronder wordt gegeven.
Z= overline{A}
De balk boven de invoervariabele A vertegenwoordigt de inversiebewerking.
Waarheidstabel van OR Gate:
De waarheidstabel beschrijft de relatie tussen input en output. Het volgende is de waarheidstabel voor de NOT-poort:
Invoer | Uitvoer |
|---|---|
A | NIET A |
0 | 1 |
1 | 0 |
Symbool van NIET-poort
Het logische circuitsymbool van een NOT-poort wordt weergegeven in de volgende afbeelding. Hier is A de invoerlijn en Z de uitvoerlijn.
Symbool van NIET de Poort
NOCH-poort
De NOR-poort is een type universele logische poort die twee of meer ingangen kan hebben, maar één uitgang. Het is in feite een combinatie van twee logische basispoorten, d.w.z. OF-poort en NIET-poort. Het kan dus worden uitgedrukt als,
NOR-poort = OF-poort + NIET-poort
Met andere woorden: een NOR-poort is een OF-poort gevolgd door een NIET-poort.
Eigenschappen van NOR Gate:
De volgende zijn twee belangrijke eigenschappen van de NOR-poort:
- Een NOR-poort kan twee of meer ingangen hebben en een uitgang geven.
- Een NOR-poort geeft alleen een hoge of logische 1-uitgang als alle ingangen laag of logisch 0 zijn.
Net als bij logische basispoorten kunnen we de werking van een NOR-poort beschrijven met behulp van een wiskundige vergelijking die de Booleaanse uitdrukking van de NOR-poort wordt genoemd.
De Booleaanse uitdrukking van een NOR-poort met twee ingangen wordt hieronder gegeven:
C=overline{A+B}
We kunnen deze uitdrukking uitbreiden naar een willekeurig aantal invoervariabelen.
In de bovenstaande Booleaanse uitdrukkingen worden de variabelen A en B invoervariabelen genoemd, terwijl variabele C de uitvoervariabele wordt genoemd.
Waarheidstabel van NOR Gate:
Het volgende is de waarheidstabel van een NOR-poort met twee ingangen die de relatie tussen de ingangen en de uitgang toont:
Invoer | Uitvoer | |
|---|---|---|
A | B | EEN NOCH B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Symbool van de NOR-poort
NAND-poort
In digitale elektronica is de NAND-poort een ander type universele logische poort die wordt gebruikt om logische bewerkingen uit te voeren. De NAND-poort voert de omgekeerde werking van de EN-poort uit. Net als bij de NOR-poort kan de NAND-poort ook twee of meer ingangslijnen hebben, maar slechts één uitgangslijn.
De NAND-poort wordt ook weergegeven als een combinatie van twee logische basispoorten, namelijk EN-poort en NIET-poort. Daarom kan het worden uitgedrukt als
NAND-poort = EN-poort + NIET-poort
Eigenschappen van NAND-poort:
Hieronder volgen de twee belangrijkste eigenschappen van de NAND-poort:
- NAND-poort kan twee of meer ingangen tegelijk verwerken en produceert één uitgang op basis van de combinatie van toegepaste ingangen.
- NAND-poort produceert alleen een lage of logische 0-uitvoer als alle ingangen hoog of logisch 1 zijn.
We kunnen de expressie van de NAND-poort beschrijven via een wiskundige vergelijking die de Booleaanse expressie wordt genoemd. Hier is de Booleaanse uitdrukking van een NAND-poort met twee ingangen.
C=overline{AB}
In deze uitdrukking zijn A en B de invoervariabelen en C de uitvoervariabele. We kunnen deze relatie uitbreiden naar een willekeurig aantal invoervariabelen, zoals drie, vier of meer.
Waarheidstabel van NAND-poort:
De waarheidstabel is een tabel met invoer en uitvoer die de werking van de NAND-poort beschrijft en de logische relatie daartussen toont:
Invoer | Uitvoer | |
|---|---|---|
A | B | EEN NEN B |
0 Java-tekenreeksformaat | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
Symbool van NAND-poort:
Het logische symbool van een NAND-poort wordt weergegeven als een EN-poort met een bel aan het uitgangsuiteinde, zoals weergegeven in de volgende afbeelding. Het is het symbool van een NAND-poort met twee ingangen.
Symbool van NAND-poort
XOR-poort
In de digitale elektronica is er een speciaal ontworpen logische poort genaamd XOR-poort, die in digitale circuits wordt gebruikt om te presteren som module . Het wordt ook wel genoemd Exclusieve OF-poort of Ex-OF-poort . De XOR-poort kan slechts twee ingangen tegelijk ontvangen en een uitgang geven. De uitgang van de XOR-poort is alleen hoog of logisch 1 als de twee ingangen verschillend zijn.
Eigenschappen van XOR Gate:
De volgende twee zijn de belangrijkste eigenschappen van de XOR-poort:
- Het kan slechts twee invoer tegelijk accepteren. Er gaat niets boven een XOR-poort met drie of meer ingangen.
- De uitgang van de XOR-poort is logisch 1 of hoog, wanneer de ingangen verschillend zijn.
De werking van de XOR-poort kan worden beschreven door middel van een wiskundige vergelijking die de Booleaanse uitdrukking wordt genoemd. Het volgende is de Booleaanse uitdrukking voor de uitvoer van de XOR-poort.
Z=A oplus B
Hier is Z de uitvoervariabele en zijn A en B de invoervariabelen.
Deze uitdrukking kan ook als volgt worden geschreven:
Z=A overline{B}+overline{A}B
Waarheidstabel van XOR Gate:
De waarheidstabel is een tabel met invoer en uitvoer die de relatie daartussen en de werking van de XOR-poort voor verschillende invoercombinaties beschrijft. De waarheidstabel van de XOR-poort wordt hieronder gegeven:
Invoer | Uitvoer | |
|---|---|---|
A | B | Een XOR B |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
Symbool van XOR-poort:
Het logische symbool van een XOR-poort wordt weergegeven in de volgende afbeelding.
Symbool van XOR-poort
XNOR-poort
De XNOR-poort is een ander type logische poort voor speciale doeleinden die wordt gebruikt om te implementeren exclusieve werking in digitale circuits . Het wordt gebruikt om de exclusieve NOR-bewerking in digitale circuits te implementeren. Het wordt ook wel de Ex-NOR- of Exclusieve NOR-poort genoemd. Het is een combinatie van twee logische poorten, namelijk XOR-poort en NIET-poort. Het kan dus worden uitgedrukt als:
XNOR-poort = XOR-poort + NIET-poort
De uitgang van een XNOR-poort is hoog of logisch 1 wanneer beide ingangen vergelijkbaar zijn. Anders is de uitgang laag of logisch 0. Daarom wordt de XNOR-poort gebruikt als een gelijkheidsdetectorcircuit.
Eigenschappen van XNOR Gate:
De volgende zijn twee belangrijke eigenschappen van de XNOR-poort:
- XNOR-poort neemt slechts twee ingangen en produceert één uitgang.
- De uitgang van de XNOR-poort is alleen hoog of logisch 1 als deze soortgelijke ingangen heeft.
De werking van de XNOR-poort kan worden beschreven door middel van een wiskundige vergelijking die de Booleaanse uitdrukking van de XNOR-poort wordt genoemd. Hier is de Booleaanse uitdrukking van de XNOR-poort.
Y=A odot B
We kunnen deze uitdrukking ook als volgt schrijven:
Y=AB + overline{A} overline{B}
Hier zijn A en B invoer en Y is de uitvoer.
Waarheidstabel van XNOR Gate:
De waarheidstabel van de XNOR-poort wordt hieronder gegeven. Deze waarheidstabel beschrijft de relatie tussen invoer en uitvoer van de XNOR-poort.
Invoer | Uitvoer | |
|---|---|---|
A | B | Een XNOR B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Symbool van XNOR-poort:
Het logische symbool van de XNOR-poort wordt getoond in de volgende afbeelding. Hier zijn A en B invoer en Y de uitvoer.
Symbool van XNOR-poort
Toepassingen van logische poorten
Logische poorten zijn de fundamentele bouwstenen van alle digitale circuits en apparaten zoals computers. Hier zijn enkele belangrijke digitale apparaten waarin logische poorten worden gebruikt om hun circuits te ontwerpen:
- Computers
- Microprocessors
- Microcontrollers
- Digitale en slimme horloges
- Smartphones, enz.
Gebaseerd op Logic Gates – Veelgestelde vragen
Wat zijn logische poorten?
Logische poorten zijn digitale circuits die logische bewerkingen uitvoeren op de input die ze ontvangen en de juiste output produceren.
Wat zijn universele poorten?
Om een specifiek logisch proces te volbrengen, worden universele poorten gecreëerd door twee of meer fundamentele poorten samen te voegen. Universele poorten zijn NAND- en NOR-poorten.
Wat is de output van een NOT-poort als input 0 wordt toegepast?
Omdat NOT-poort een omvormer is. Als gevolg hiervan zal de uitvoer 1 zijn als 0 als invoer wordt gebruikt.
Welke logische poort staat bekend als de invertor?
Een omvormer wordt ook wel een NOT-poort genoemd. De verkregen output is het omgekeerde van de input.
Wat is de Booleaanse uitdrukking voor OF-poort?
Als A en B de invoer zijn, kan de OF-poortuitvoer worden gegeven als Y=A+B.
Wat is de Booleaanse uitdrukking voor de XNOR-poort?
Als A en B de invoer zijn, kan de XNOR-poortuitvoer worden gegeven als Y=A.B+A’B’.