1. Qu'est-ce qu'une porte logique ?
Les portes logiques sont de petits dispositifs électroniques numériques qui effectuent une fonction booléenne avec deux entrées et fournissent une sortie. Les données sont binaires. Le 1 logique est vrai ou haut, et le 0 logique correspond à faux ou bas. Selon la porte logique, l'opération logique diffère et la sortie varie. Chaque porte logique suit une table de vérité qui donne les combinaisons possibles d'entrée et la sortie obtenue correspondante.
Le fonctionnement de chaque porte logique peut être facilement compris et est similaire à l'addition et à la multiplication que nous connaissons déjà en mathématiques ordinaires. Une porte logique est identique à un interrupteur de lumière en ce sens qu'elle est allumée lorsque la sortie est un, sinon éteinte si la production est 0. Divers dispositifs électroniques sont formés avec des portes logiques, et ils sont utilisés avec des diodes, des transistors et des relais. Certaines des familles de transistors les plus largement utilisées comme la série TTL 7400 de Texas Instruments et la série CMOS 4000 ont été fabriquées à l'aide de portes logiques à petite échelle.
2. Types de portes logiques et tables de vérité
La représentation symbolique sous-jacente des portes logiques a été représentée dans un format de tableau pour votre compréhension facile. Il existe un article pour présenter les symboles de portes logiques.
Dans cette section, nous discuterons en détail des sept portes logiques de base et de la table de vérité:
Vous pouvez classer la porte ET parmi les portes logiques primaires car vous pouvez réaliser certaines des portes logiques à venir comme NAND à partir de celle-ci. Elle effectue une multiplication ou l'opération Point (.) sur les entrées logiques. Comme on peut le voir, A et B sont les deux entrées alimentées aux bornes et O est conservée comme sortie. Lorsque vous observez attentivement la table de vérité de la porte ET, la sortie est haute uniquement lorsque les deux entrées sont hautes, sinon dans d'autres cas, la sortie est basse.
Source : www.elprocus.com
La porte OU est une porte essentielle contrairement à ET car XOR et XNOR peuvent être réalisées à partir de celle-ci. La porte OU effectue une simple addition ou opération '+' avec les entrées. La sortie est basse ou 0 uniquement lorsque les deux entrées sont 0, et pour le reste des cas, la sortie est haute ou logique 1.
Source : www.elprocus.com
La porte NON est la plus simple parmi toutes les autres portes logiques. Elle effectue une opération d'inversion sur l'entrée unique. Une seule borne est disponible dans NON, et si les données sont 1, la production est 0, et si l'entrée est 0, la sortie est 1.
Source : www.elprocus.com
La porte ET suivie d'une porte NON est le concept réel derrière la porte logique NAND, l'une des portes universelles. Lorsque vous inversez la sortie de la porte ET, le résultat est la sortie obtenue à l'autre borne. Consultez la table de vérité ci-dessous pour mieux comprendre l'opération NAND.
Source : www.elprocus.com
NOR est la combinaison ou l'inversion de la porte OU logique et est également une porte logique universelle. Lorsque les entrées sont basses ou fausses, la sortie résultante est haute ou vraie.
Source : www.elprocus.com
La porte XOR est également connue sous le nom de porte NOR exclusive. Lorsque vous observez la table de vérité de XOR, vous pouvez constater que si une entrée est haute, le résultat est haut ou vrai.
Source : www.elprocus.com
La porte XNOR ou NOR exclusive base son fonctionnement sur la porte NOR. Lorsqu'il y a une inversion sur la porte NOR, vous obtenez la porte XNOR. La sortie est juste opposée à celle de la porte XOR. Si l'une des entrées est haute, à l'exclusion de la condition des deux, la sortie est basse ou 0.
Source : www.elprocus.com
3. Avantages de l'analyse des portes logiques
- La plupart des appareils ou circuits électroniques que nous utilisons dans notre vie quotidienne constituent des portes logiques.
- Chaque appareil numérique de la génération actuelle comme un ordinateur portable, un ordinateur, une tablette et un téléphone mobile utilise des portes logiques. Par exemple, considérons la mémoire d'un ordinateur.
- Les portes logiques ont la fonctionnalité de stocker les données, et par conséquent elles sont combinées pour former un circuit « Latch » et lorsqu'elles sont pilotées par des signaux d'horloge, donnent lieu à des « Flip-flops ».
- Elles sont connues sous le nom de logique séquentielle ou logique combinatoire et sont responsables de la vitesse et de la complexité.
- Une version avancée, la porte logique tri-état, trouve sa place dans le CPU et les bus pour effectuer plusieurs opérations et prend également en charge les plug-ins.
- À l'heure actuelle, CMOS est la technologie en développement dans le développement de micropuces où les portes logiques sont les blocs fonctionnels de base.
- Les microprocesseurs techniques utilisés dans les circuits logiques se composent de plus de 100 millions de portes.
4. Cas d'utilisation des portes logiques
Appareils électroniques : Il convient de noter que chaque appareil électronique que nous utilisons aujourd'hui contient des circuits numériques et des portes logiques. Bien qu'un circuit de porte logique effectue des fonctions logiques de base, il reste la partie la plus cruciale de tout circuit numérique. Le rôle des portes logiques est de prendre des décisions basées sur une entrée numérique. Elle simplifie ensuite l'entrée en donnant l'une des deux sorties, vrai ou faux. Pour l'expliquer simplement, une porte logique fonctionne comme un interrupteur de lumière.
Installations industrielles : Les portes logiques sont couramment utilisées dans les installations industrielles comme paramètres de sécurité. Nous utilisons une porte OU pour détecter toute action dans le système. Elle nous indique la survenue de tout événement indésirable. De cette façon, les portes logiques agissent comme un indicateur lorsque la valeur sûre pour tout paramètre violé ou dépassé. Elle donne la sortie ; elle indique que certaines mesures préventives devraient commencer à fonctionner. Un exemple simple est une augmentation de la température d'une usine signalée par des portes logiques pour prendre des mesures.
Mesure de fréquence : Nous pouvons également utiliser une porte logique pour mesurer la fréquence d'une onde ou d'une impulsion. L'une des portes logiques, la porte ET, est également communément appelée porte d'activation. Cela signifie qu'elle ne permet qu'aux ondes avec une fréquence spécifique de passer et arrête les autres. La porte NON est également couramment utilisée comme inverseur car elle inverse l'entrée donnée et la renvoie comme sortie.
5. Limitations des portes logiques
Bien que les portes logiques soient très populaires, il existe certaines limitations :
- Pour un système ou une conception de circuit plus complexe, la réalisation de portes logiques n'est pas possible car il peut être déroutant de les placer correctement et de les connecter.
- Les circuits utilisant l'implémentation de portes logiques consomment plus d'énergie qu'acceptable.
- Les circuits logiques nécessitent des systèmes d'alimentation par batterie ou des sources d'alimentation portables.
6. Histoire des portes logiques
Principalement, Gottfried Leibniz a affiné l'idée d'un système binaire. Il a également proposé que l'on puisse également combiner les principes arithmétiques et logiques en utilisant le système de numération binaire en 1705. Plus tard, en 1854, George Boole a découvert le concept d'algèbre booléenne qui permet de comparer les nombres de manière cohérente pour construire des décisions. Il a ensuite publié son travail dans le livre intitulé « Une enquête sur les lois de la pensée sur lesquelles sont fondées les théories mathématiques de la logique et des probabilités ». Il souhaitait montrer comment la forme mathématique peut représenter le raisonnement humain.
Plus tard, en 1886, le concept d'opération logique dans le circuit de commutation électrique a été décrit par Charles Peirce. Entre-temps, la valve de Fleming a été utilisée comme portes logiques, et les relais ont été remplacés par des tubes à vide en 1907. En 1954, Walther Bothe a reçu le prix Nobel de physique pour l'invention de la première porte ET électronique moderne en 1924. Claude Shannon a ensuite cité la notion d'algèbre booléenne en 1937 pour la conception de circuits de commutation. Pourtant, la recherche et l'analyse prévalent pour le développement de portes logiques moléculaires.
7. Exemples de portes logiques
L'additionneur complet est un bon exemple pour l'utilisation des portes logiques. L'additionneur complet fonctionne sur trois entrées et donne deux sorties, telles que Somme et Retenue. Largement utilisé à des fins de calcul, il effectue l'opération d'addition des données données. Ce processus se déroule en quelques secondes car le temps de commutation est rapide par rapport à celui des circuits analogiques. L'additionneur avec anticipation de retenue, l'additionneur BCD et le demi-additionneur sont d'autres catégories d'applications d'additionneur utilisées dans les canaux numériques.
Source : www.geeksforgeeks.org
J'espère que vous avez utilisé des calculatrices et c'est notre prochain exemple qui illustre les combinaisons de portes logiques. Bien que nous donnions notre entrée sous forme de nombres, c'est ce qui se passe à l'intérieur de l'appareil. Chaque segment inclus dans l'affichage est connecté à un ensemble de connexions de portes logiques et est désigné par a, b, c, d, e, f et g. Par exemple, lorsque vous appuyez sur 1 sur l'interface, le processus ci-dessous se déroule et les segments f et e sont mis en évidence ou s'allument sur l'affichage.
Source : www.explainthatstuff.com
8. Comment créer une porte logique avec EdrawMax ?
Avant de commencer le processus de conception, vous devez être clair sur les exigences du circuit et planifier comment les placer sans confusion. Vous pouvez également avoir un travail papier sur la conception sur la façon dont elle devrait être car cela facilitera votre processus en quelques minutes.
Étape 1 : Téléchargez et lancez le logiciel sur votre appareil, ou connectez-vous à EdrawMax Online.
Étape 2 : Une fois terminé, ouvrez le logiciel et cliquez sur l'option « Bibliothèques » dans la barre d'outils.
Étape 3 : Sélectionnez l'option « Diagramme de circuits et logique », et vous verrez certaines des options comme « Logique analogique et numérique » et « Composants de circuits intégrés ».
Étape 4 : Cliquez sur l'option « Logique analogique et numérique » de la bibliothèque et commencez à créer votre circuit analogique à l'aide des fonctions de portes logiques qui apparaissent sur le côté gauche.
Étape 5 : Après avoir inséré une porte, vous pouvez la configurer en cliquant sur le bouton de configuration. Vous pouvez modifier le type de porte, l'entrée et la sortie.
Note G2 : 4,5/5 (Plus de 2360 réponses)
100% sûr | Sans annonces |
Propulsé par l'IA9. FAQ sur les portes logiques
Comment fonctionne une porte logique ?
Une porte logique traite du flux de courant électrique. Vous devez lui donner une entrée, et si le transfert est activé, elle permet au courant de passer à travers elle. La porte logique décrit généralement les conditions du flux de courant que vous utilisez comme un interrupteur. Avec les portes logiques, vous pouvez effectuer diverses opérations binaires telles que l'addition, la multiplication et la division.
Quelles sont les sept portes logiques ?
Ce sont les sept portes logiques de base, ET, OU, NON, NAND, NOR, XNOR, XOR. Toutes ces portes effectuent différentes opérations binaires. Prenons la porte ET comme exemple. Elle renvoie la sortie comme vraie lorsque toutes les entrées sont vraies ; pendant ce temps, la porte OU renvoie vrai si l'une des entrées est vraie.
Comment changer une porte logique en porte NAND ?
Vous pouvez utiliser la porte NAND pour changer n'importe quelle porte logique. Si vous donnez à la porte NAND la même entrée, alors elle agira comme une porte NON. Lorsqu'il y a deux entrées pour une porte NAND, et que vous fournissez la sortie comme entrée à une autre porte NAND, elle servira de porte ET. Si vous donnez une entrée à une porte NAND et une autre entrée à une autre porte NAND, puis utilisez leurs deux sorties comme entrée pour une nouvelle porte NAND, cela vous donnera la même sortie qu'une porte OU.
Simple. Intelligent. Des diagrammes étonnants pour chaque idée.
(IA et Web)