Logikgatter sind die Grundbestandteile aller digitalen Schaltkreise und Systeme. In der digitalen Elektronik gibt es solche sieben Haupttypen von Logikgattern Wird verwendet, um verschiedene logische Operationen auszuführen. Ein Logikgatter ist im Grunde eine elektronische Schaltung, die aus Komponenten wie Dioden, Transistoren, Widerständen und Kondensatoren besteht usw. und in der Lage, logische Operationen auszuführen. In diesem Artikel werden wir die Definition, Wahrheitstabelle und andere verwandte Konzepte von Logikgattern untersuchen. Beginnen wir also mit der grundlegenden Einführung von Logikgattern.
Inhaltsverzeichnis
- Was ist ein Logikgatter?
- Arten von Logikgattern
- UND Tor
- ODER-Tor
- NICHT Tor
- NOR-Tor
- NAND-Gate
- XOR-Tor
- XNOR-Tor
- Anwendungen von Logikgattern
Was ist ein Logikgatter?
A Logikgatter ist eine elektronische Schaltung, die aus elektronischen Komponenten wie Dioden, Transistoren, Widerständen und mehr besteht. Wie der Name schon sagt, dient ein Logikgatter dazu, logische Operationen in digitalen Systemen wie Computern, Kommunikationssystemen usw. auszuführen.
Daher können wir sagen, dass die Bausteine einer digitalen Schaltung Logikgatter sind, die zahlreiche logische Operationen ausführen, die für jede digitale Schaltung erforderlich sind. Ein Logikgatter kann zwei oder mehr Eingänge annehmen, aber nur einen Ausgang erzeugen. Der Ausgang eines Logikgatters hängt von der Kombination der Eingänge und der logischen Operation ab, die das Logikgatter ausführt.
Verwendung von Logikgattern boolsche Algebra um logische Prozesse auszuführen. Logikgatter sind in fast jedem digitalen Gerät zu finden, das wir regelmäßig verwenden. Logikgatter werden in der Architektur unserer Telefone, Laptops, Tablets und Speichergeräte verwendet.
Arten von Logikgattern
Ein Logikgatter ist ein digitales Gatter, das die Manipulation von Daten ermöglicht. Logikgatter verwenden Logik, um zu bestimmen, ob ein Signal weitergeleitet werden soll oder nicht. Logische Gatter hingegen regeln den Informationsfluss auf der Grundlage einer Reihe von Regeln.
Die Logikgatter können in die folgenden Haupttypen eingeteilt werden:
1. Grundlegende Logikgatter
Es gibt drei grundlegende Logikgatter:
- UND Tor
- ODER-Tor
- NICHT Tor
2. Universelle Logikgatter
Als universelle Logikgatter gelten in der Digitalelektronik die folgenden beiden Logikgatter:
- NOR-Tor
- NAND-Gate
3. Abgeleitete Logikgatter
Die folgenden zwei sind die abgeleiteten Logikgatter, die in digitalen Systemen verwendet werden:
- XOR-Tor
- XNOR-Tor
Lassen Sie uns nun jeden dieser Arten von Logikgattern einzeln im Detail besprechen.
UND Tor
In der digitalen Elektronik ist das UND-Gatter eines der grundlegenden Logikgatter, das die logische Multiplikation der an ihm angelegten Eingänge durchführt. Es erzeugt nur dann einen hohen oder logischen 1-Ausgang, wenn alle an ihn angelegten Eingänge hoch oder logisch 1 sind. Andernfalls ist der Ausgang des UND-Gatters niedrig oder logisch 0.
Eigenschaften des UND-Gatters:
Im Folgenden sind zwei Haupteigenschaften des UND-Gatters aufgeführt:
- Das UND-Gatter kann zwei oder mehr als zwei Eingangswerte gleichzeitig akzeptieren.
- Wenn alle Eingänge logisch 1 sind, ist der Ausgang dieses Gatters logisch 1.
Die Funktionsweise eines UND-Gatters wird durch einen mathematischen Ausdruck beschrieben, der als boolescher Ausdruck des UND-Gatters bezeichnet wird.
Für ein UND-Gatter mit zwei Eingängen ist der boolesche Ausdruck gegeben durch:
Z = A.B
Dabei sind A und B Eingänge des UND-Gatters, während Z den Ausgang des UND-Gatters bezeichnet.
Wir können diesen Ausdruck auf eine beliebige Anzahl von Eingabevariablen erweitern, wie zum Beispiel:
Z=A.B.C.D…
Wahrheitstabelle des UND-Gatters:
Die Wahrheitstabelle eines UND-Gatters mit zwei Eingängen ist unten angegeben:
Eingang | Ausgabe | |
|---|---|---|
A | B | A UND B |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Symbol des UND-Gatters:
Das Logiksymbol eines UND-Gatters mit zwei Eingängen ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Symbol für ein UND-Gatter mit zwei Eingängen
ODER-Tor
In der digitalen Elektronik gibt es eine Art grundlegendes Logikgatter, das nur dann einen niedrigen oder logischen 0-Ausgang erzeugt, wenn alle Eingänge niedrig oder logisch 0 sind. Bei allen anderen Eingangskombinationen ist der Ausgang des ODER-Gatters hoch oder logisch 1. Dies Das Logikgatter wird als ODER-Gatter bezeichnet. Ein ODER-Gatter kann so konzipiert sein, dass es zwei oder mehr Eingänge, aber nur einen Ausgang hat. Die Hauptfunktion des ODER-Gatters besteht darin, die logische Summenoperation durchzuführen.
Eigenschaften des OR-Gatters:
Ein ODER-Gatter hat die folgenden zwei Eigenschaften:
- Es können zwei oder mehr Eingabezeilen gleichzeitig vorhanden sein.
- Wenn alle Eingänge des ODER-Gatters niedrig oder logisch 0 sind, ist sein Ausgang niedrig oder logisch 0.
Die Funktionsweise eines ODER-Gatters kann mathematisch durch einen mathematischen Ausdruck beschrieben werden, der als boolescher Ausdruck des ODER-Gatters bezeichnet wird.
Der boolesche Ausdruck für ein ODER-Gatter mit zwei Eingängen ist gegeben durch:
Z = A + B
Der boolesche Ausdruck für ein ODER-Gatter mit drei Eingängen lautet:
Z = A + B + C
Hier sind A, B und C Eingaben und Z die Ausgabevariablen. Wir können diesen booleschen Ausdruck auf eine beliebige Anzahl von Eingabevariablen erweitern.
Wahrheitstabelle des OR-Gatters:
Die Wahrheitstabelle eines ODER-Gatters beschreibt die Beziehung zwischen Ein- und Ausgängen. Das Folgende ist die Wahrheitstabelle für das ODER-Gatter mit zwei Eingängen:
Eingang | Ausgabe | |
|---|---|---|
A | B | A ODER B |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 1 |
Symbol des OR-Tors:
Das Logiksymbol eines ODER-Gatters mit zwei Eingängen ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Symbol eines ODER-Gatters mit zwei Eingängen
NICHT Tor
In der digitalen Elektronik ist das NICHT-Gatter ein weiteres grundlegendes Logikgatter, das zur Ausführung verwendet wird Komplement eines Eingangssignals darauf angewendet. Es benötigt nur eine Eingabe und eine Ausgabe. Der Ausgang des NICHT-Gatters ist ein Komplement des an ihm angelegten Eingangs. Wenn wir also einen Low- oder logischen 0-Ausgang an das NOT-Gatter anlegen, erhalten wir einen High- oder logischen 1-Ausgang und umgekehrt. Das NOT-Gatter wird auch als Inverter bezeichnet, da es den Umkehrvorgang durchführt.
Eigenschaften von NOT Gate:
- Der Ausgang eines NICHT-Gatters ist komplementär oder invers zum an ihn angelegten Eingang.
- Das NOT-Gate benötigt nur einen Ausgang.
Die logische Operation des NOT-Gatters wird durch seinen booleschen Ausdruck beschrieben, der unten angegeben ist.
Z= overline{A}
Der Balken über der Eingangsvariablen A stellt die Invertierungsoperation dar.
Wahrheitstabelle des OR-Gatters:
Die Wahrheitstabelle beschreibt die Beziehung zwischen Eingabe und Ausgabe. Das Folgende ist die Wahrheitstabelle für das NICHT-Gatter:
Eingang | Ausgabe |
|---|---|
A | KEIN |
0 | 1 |
1 | 0 |
Symbol für NICHT-Tor
Das Logikschaltungssymbol eines NICHT-Gatters ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Hier ist A die Eingabezeile und Z die Ausgabezeile.
Symbol für NICHT das Tor
NOR-Tor
Das NOR-Gatter ist eine Art universelles Logikgatter, das zwei oder mehr Eingänge, aber einen Ausgang annehmen kann. Es handelt sich im Grunde um eine Kombination aus zwei grundlegenden Logikgattern, nämlich einem ODER-Gatter und einem NICHT-Gatter. Somit kann es ausgedrückt werden als:
NOR-Tor = ODER-Tor + NICHT-Tor
Mit anderen Worten, ein NOR-Gatter ist ein ODER-Gatter, gefolgt von einem NICHT-Gatter.
Eigenschaften des NOR-Tors:
Im Folgenden sind zwei wichtige Eigenschaften des NOR-Gatters aufgeführt:
- Ein NOR-Gatter kann zwei oder mehr Eingänge haben und gibt einen Ausgang aus.
- Ein NOR-Gatter gibt nur dann einen High- oder logischen 1-Ausgang aus, wenn alle Eingänge niedrig oder logisch 0 sind.
Ähnlich wie bei einfachen Logikgattern können wir die Funktionsweise eines NOR-Gatters mithilfe einer mathematischen Gleichung beschreiben, die als boolescher Ausdruck des NOR-Gatters bezeichnet wird.
Der boolesche Ausdruck eines NOR-Gatters mit zwei Eingängen ist unten angegeben:
C=overline{A+B}
Wir können diesen Ausdruck auf eine beliebige Anzahl von Eingabevariablen erweitern.
In den obigen booleschen Ausdrücken werden die Variablen A und B als Eingabevariablen bezeichnet, während die Variable C als Ausgabevariable bezeichnet wird.
Wahrheitstabelle des NOR-Tors:
Das Folgende ist die Wahrheitstabelle eines NOR-Gatters mit zwei Eingängen, die die Beziehung zwischen seinen Ein- und Ausgängen zeigt:
Eingang | Ausgabe | |
|---|---|---|
A | B | A NOR B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 0 |
Symbol des NOR-Tors
NAND-Gate
In der digitalen Elektronik ist das NAND-Gatter eine weitere Art universeller Logikgatter, die zur Durchführung logischer Operationen verwendet werden. Das NAND-Gatter führt die invertierte Operation des UND-Gatters durch. Ähnlich wie das NOR-Gatter kann auch das NAND-Gatter zwei oder mehr Eingangsleitungen, aber nur eine Ausgangsleitung haben.
Das NAND-Gatter wird auch als Kombination aus zwei grundlegenden Logikgattern dargestellt, nämlich UND-Gatter und NICHT-Gatter. Daher kann es ausgedrückt werden als:
NAND-Gatter = UND-Gatter + NICHT-Gatter
Eigenschaften des NAND-Gatters:
Im Folgenden sind die beiden Haupteigenschaften des NAND-Gatters aufgeführt:
- Das NAND-Gatter kann zwei oder mehr Eingänge gleichzeitig annehmen und erzeugt einen Ausgang basierend auf der Kombination der angelegten Eingänge.
- Das NAND-Gatter erzeugt nur dann einen niedrigen oder logischen 0-Ausgang, wenn alle Eingänge hoch oder logisch 1 sind.
Wir können den Ausdruck des NAND-Gatters durch eine mathematische Gleichung beschreiben, die als boolescher Ausdruck bezeichnet wird. Hier ist der boolesche Ausdruck eines NAND-Gatters mit zwei Eingängen.
C=overline{AB}
In diesem Ausdruck sind A und B die Eingabevariablen und C die Ausgabevariable. Wir können diese Beziehung auf eine beliebige Anzahl von Eingabevariablen erweitern, beispielsweise drei, vier oder mehr.
Wahrheitstabelle des NAND-Gatters:
Die Wahrheitstabelle ist eine Tabelle mit Ein- und Ausgängen, die die Funktionsweise des NAND-Gatters beschreibt und die logische Beziehung zwischen ihnen zeigt:
Eingang | Ausgabe | |
|---|---|---|
A | B | Ein NAND B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
Symbol des NAND-Gatters:
Das Logiksymbol eines NAND-Gatters wird als UND-Gatter mit einer Blase am Ausgangsende dargestellt, wie in der folgenden Abbildung dargestellt. Es ist das Symbol eines NAND-Gatters mit zwei Eingängen.
Symbol des NAND-Gatters
XOR-Tor
In der digitalen Elektronik gibt es ein speziell entwickeltes Logikgatter namens XOR-Gatter, das in digitalen Schaltkreisen zur Ausführung verwendet wird Summenmodul . Es wird auch als bezeichnet Exklusives ODER-Gatter oder Ex-ODER-Gatter . Das XOR-Gatter kann jeweils nur zwei Eingänge annehmen und einen Ausgang liefern. Der Ausgang des XOR-Gatters ist nur dann hoch oder logisch 1, wenn seine beiden Eingänge unterschiedlich sind.
Eigenschaften des XOR-Gatters:
Die folgenden zwei sind die Haupteigenschaften des XOR-Gatters:
- Es können jeweils nur zwei Eingaben akzeptiert werden. Es gibt nichts Besseres als ein XOR-Gatter mit drei oder mehr Eingängen.
- Der Ausgang des XOR-Gatters ist logisch 1 oder hoch, wenn seine Eingänge unterschiedlich sind.
Die Funktionsweise des XOR-Gatters kann durch eine mathematische Gleichung beschrieben werden, die als boolescher Ausdruck bezeichnet wird. Das Folgende ist der boolesche Ausdruck für die Ausgabe des XOR-Gatters.
Z=A oplus B
Hier ist Z die Ausgabevariable und A und B die Eingabevariablen.
Dieser Ausdruck kann auch wie folgt geschrieben werden:
Z=A overline{B}+overline{A}B
Wahrheitstabelle des XOR-Gatters:
Die Wahrheitstabelle ist eine Tabelle mit Ein- und Ausgängen, die die Beziehung zwischen ihnen und der Funktionsweise des XOR-Gatters für verschiedene Eingabekombinationen beschreibt. Die Wahrheitstabelle des XOR-Gatters ist unten angegeben:
Eingang | Ausgabe | |
|---|---|---|
A | B | A XOR B Vererbung in Java |
0 | 0 | 0 |
0 | 1 | 1 |
1 | 0 | 1 |
1 | 1 | 0 |
Symbol des XOR-Tors:
Das Logiksymbol eines XOR-Gatters ist in der folgenden Abbildung dargestellt.
Symbol des XOR-Tors
XNOR-Tor
Das XNOR-Gatter ist ein weiterer Typ eines speziellen Logikgatters, das zur Implementierung verwendet wird ausschließlicher Betrieb in digitalen Schaltkreisen . Es wird verwendet, um die Exklusiv-NOR-Verknüpfung in digitalen Schaltungen zu implementieren. Es wird auch Ex-NOR- oder Exklusiv-NOR-Gatter genannt. Es handelt sich um eine Kombination aus zwei Logikgattern, nämlich einem XOR-Gatter und einem NOT-Gatter. Somit kann es ausgedrückt werden als:
XNOR-Gatter = XOR-Gatter + NICHT-Gatter
Der Ausgang eines XNOR-Gatters ist hoch oder logisch 1, wenn beide Eingänge ähnlich sind. Andernfalls ist der Ausgang niedrig oder logisch 0. Daher wird das XNOR-Gatter als Ähnlichkeitsdetektorschaltung verwendet.
Eigenschaften des XNOR-Gates:
Im Folgenden sind zwei wichtige Eigenschaften des XNOR-Gatters aufgeführt:
- Das XNOR-Gatter benötigt nur zwei Eingänge und erzeugt einen Ausgang.
- Der Ausgang des XNOR-Gatters ist nur dann hoch oder logisch 1, wenn es über ähnliche Eingänge verfügt.
Die Funktionsweise des XNOR-Gatters kann durch eine mathematische Gleichung beschrieben werden, die als boolescher Ausdruck des XNOR-Gatters bezeichnet wird. Hier ist der boolesche Ausdruck des XNOR-Gatters.
Y=A odot B
Wir können diesen Ausdruck auch wie folgt schreiben:
Y=AB + overline{A} overline{B}
Hier sind A und B Eingaben und Y die Ausgabe.
Wahrheitstabelle des XNOR-Gatters:
Die Wahrheitstabelle des XNOR-Gatters ist unten angegeben. Diese Wahrheitstabelle beschreibt die Beziehung zwischen Ein- und Ausgängen des XNOR-Gatters.
Eingang | Ausgabe | |
|---|---|---|
A | B | A XNOR B |
0 | 0 | 1 |
0 | 1 | 0 |
1 | 0 | 0 |
1 | 1 | 1 |
Symbol des XNOR-Tors:
Das Logiksymbol des XNOR-Gatters ist in der folgenden Abbildung dargestellt. Hier sind A und B Eingaben und Y die Ausgabe.
Symbol des XNOR-Gatters
Anwendungen von Logikgattern
Logikgatter sind die Grundbausteine aller digitalen Schaltkreise und Geräte wie Computer. Hier sind einige wichtige digitale Geräte, in denen Logikgatter zum Entwurf ihrer Schaltkreise verwendet werden:
- Computers
- Mikroprozessoren
- Mikrocontroller
- Digitale und intelligente Uhren
- Smartphones usw.
Basierend auf Logic Gates – FAQs
Was sind Logikgatter?
Logikgatter sind digitale Schaltkreise, die logische Operationen an der ihnen bereitgestellten Eingabe durchführen und eine entsprechende Ausgabe erzeugen.
Was sind Universaltore?
Um einen bestimmten logischen Prozess durchzuführen, werden universelle Tore durch die Zusammenführung von zwei oder mehr grundlegenden Toren erstellt. Universelle Gatter sind NAND- und NOR-Gatter.
Was ist der Ausgang eines NICHT-Gatters, wenn Eingang 0 angelegt wird?
Weil das NICHT-Gatter ein Wechselrichter ist. Wenn also 0 als Eingabe verwendet wird, ist die Ausgabe 1.
Welches Logikgatter wird als Inverter bezeichnet?
Ein Inverter wird auch als NOT-Gatter bezeichnet. Die erhaltene Ausgabe ist die Umkehrung der Eingabe.
Was ist der boolesche Ausdruck für ein ODER-Gatter?
Wenn A und B der Eingang sind, kann der Ausgang des ODER-Gatters als Y=A+B angegeben werden.
Was ist der boolesche Ausdruck für das XNOR-Gatter?
Wenn A und B der Eingang sind, kann der Ausgang des XNOR-Gatters als Y=A.B+A’B’ angegeben werden.