Tables de vérité des portes logiques :un guide complet

Les systèmes numériques sont à l'apogée de la technologie humaine. Ces systèmes contiennent généralement un microcontrôleur ou un ordinateur qui stocke, traite et communique les informations sous forme numérique.

Mais ce n'est que la surface de tout.

Les circuits numériques échangent des informations sous forme de chiffres binaires, des 1 et des 0. De plus, les portes logiques jettent les bases qui ont créé la masse de circuits logiques numériques que nous avons aujourd'hui.

Cependant, si vous souhaitez approfondir votre compréhension d'une table de vérité de porte logique de base, vous devez être familiarisé avec la logique booléenne.

Heureusement, nous avons écrit cet article pour tout vous dire sur les portes logiques, les entrées binaires, les opérations logiques et les combinaisons d'entrées.

Alors, attachez votre ceinture et commençons !

Qu'est-ce que la porte logique et la table de vérité ?

Dans le monde numérique, une porte logique XOR est un ensemble de transistors qui fonctionnent ensemble pour gérer les fonctions booléennes standard.

De plus, c'est un outil qui produit un seul niveau de sortie tout en combinant les niveaux d'entrée. Ainsi, la logique 1 signifie haut, tandis que la logique 0 signifie bas.

Avec les différentes combinaisons de fonctions mathématiques de sortie binaire, vous pouvez pleinement réaliser la forme d'un système numérique.

Comment ça marche ?

Divers ordinateurs peuvent effectuer des opérations complexes en raison de l'interrelation d'une porte logique numérique.

Les fabricants implémentent des portes de base via des molécules, des transistors, des optiques, des diodes et des relais. Même par différents éléments mécaniques. Pour cette raison, vous pouvez considérer les portes logiques comme des circuits électroniques.

Vous pouvez créer des portes logiques sous différentes formes, telles que des circuits intégrés à petite échelle (SSI), des circuits intégrés à très grande échelle (VLSI) et des circuits intégrés à grande échelle (LSI).

De plus, vous pouvez accéder aux sorties et aux entrées de toutes les portes de vos appareils électroniques intégrés, ainsi qu'aux connexions externes, similaires aux portes logiques individuelles.

Table de vérité

Table de vérité

Source :Wikimedia Commons

Une table de vérité contient les différentes combinaisons de variables d'entrée. Il affiche également les variables de sortie correspondantes.

De plus, la table de vérité explique comment la sortie de porte du circuit logique répond à différents niveaux logiques d'entrée.

Sur ce tableau, les niveaux de tension sont la logique 1 et la logique 0. De plus, nous avons deux niveaux de logique qui sont la logique négative et la logique positive.

Logique haut et Logique bas

Toutes les entrées et sorties des portes logiques simples ont deux niveaux; ON et OFF, HAUT et BAS, VRAI OU FAUX, ou 1 et 0.

Pour un système à logique positive, le niveau de tension supérieur est 1, tandis que le niveau de tension inférieur est 0.

Cependant, dans le système logique négatif, le niveau de tension supérieur est 0, tandis que le niveau de tension inférieur est 1.

Mais, lorsque vous considérez le TTL (logique transistor-transistor), vous pouvez voir l'état inférieur à 0 volt et l'état supérieur à cinq volts.

Types de portes logiques

Nous avons sept principaux types de portes que vous pouvez combiner pour intégrer toutes sortes de composants numériques. Examinons de plus près les sept types de portes logiques et leur fonctionnement.

Porte ET

La porte ET a besoin de deux entrées ou plus pour fonctionner et ne produit qu'une seule sortie. La porte ET produira une sortie logique 1 lorsque toutes les entrées sont à l'état logique 1.

De même, il produit une sortie logique 0 lorsque toutes les entrées sont à l'état logique 0.

Le signe pour représenter les opérations ET est "." ou pas de symbole du tout.

De plus, si vous avez des entrées X et Y, les entrées de la porte ET peuvent exprimer la sortie sous la forme Z =XY. Vous pouvez également appeler les types de porte ET "porte tout ou rien".

Voici les symboles logiques et les tables de vérité des portes ET à trois entrées et à deux entrées.

Source :wiki commons (édité)

Porte ET à trois entrées

Tableau de vérité

De plus, vous pouvez réaliser des portes ET discrètes en utilisant des transistors ou des diodes.

Vous pouvez représenter les entrées X et Y comme 0V ou +5V en conséquence. De plus, Z représente la sortie.

Pour les diodes de la porte ET, si les deux entrées ont la même valeur, X =+5V et Y =+5V, les diodes seront à l'état OFF.

Pour cette raison, le courant ne passera pas par la résistance. Ainsi, il n'y aura pas de chute de tension. Ainsi, la sortie est Z=+5V.

De même, si les deux entrées sont =0v, les diodes parallèles seront en condition ON. Ainsi, les diodes se comporteront comme des courts-circuits. De plus, la sortie correspond au 0V.

Tables de vérité des portes logiques– Porte OU

Comme la porte individuelle ET, la porte OU a deux entrées ou plus et produit une seule sortie.

Cependant, la porte OU produira une sortie logique 1 si l'une de ses entrées est à l'état logique 1. De même, il produira une sortie logique 0 si l'une de ses entrées est à l'état logique 0.

En d'autres termes, une porte OU est un dispositif unique qui donne 1 comme sortie tant que l'une de ses entrées est un. Le signe utilisé pour le représenter est "+".

Donc, si nous avons X et Y comme entrées, vous pouvez représenter la sortie sous la forme Z=X+Y. En outre, vous pouvez appeler la porte OU la « porte quelconque ou toutes ».

Voici les symboles de porte logique et les tables de vérité pour les portes OU à trois entrées et à deux entrées :

Porte OU à deux entrées

Tableau de vérité

Porte OU à trois entrées

Tableau de vérité

De plus, vous pouvez réaliser des portes OU discrètes en utilisant des transistors ou des diodes. Les entrées X et Y sont respectivement 0v ou +5V. De plus, Z représente la sortie.

Les deux diodes seront à l'état OFF si les deux entrées ont la même valeur, X=0V et Y=0V. Ainsi, arrêter le courant de circuler via la résistance. Puisqu'il n'y a pas de chute de tension, la sortie est Z =0V.

De plus, si les deux ou n'importe quelle entrée =+5 V, les diodes parallèles seront en état ON et fonctionneront comme des courts-circuits.

Tables de vérité des portes logiques– PAS PORTE

La porte NOT tourne ses entrées vers son opposé. Pour cette raison, nous pouvons aussi l'appeler l'onduleur. La porte NOT n'a qu'une seule entrée et une sortie parallèle.

La sortie de cet appareil est toujours le complément de l'entrée. Donc, si nous avons une entrée logique 0, la porte NOT produira une sortie logique 1 et vice versa.

Le symbole "-" représente l'opération NON. Vous pouvez lire l'opération NOT sous la forme Z =X bar lorsque 'X' représente la variable d'entrée et 'Z' représente la variable de sortie ; vous pouvez lire l'opération NOT comme Z =X bar.

Voici le symbole logique et la table de vérité de la porte NOT :

PAS de symbole de porte

Table de vérité

Les entrées représentées par X sont soit 0V soit +5V. Z représentera également la sortie. Ainsi, lorsque l'entrée X est égale à 0V, le transistor (Q1) est polarisé en inverse et restera désactivé.

Pour cette raison, le courant ne passera pas par la résistance. Puisqu'il n'y a pas de chute de tension, le courant de sortie (Z) correspond au +5 V.

Tables de vérité des portes logiques– Porte NAND

La porte NAND est la première porte universelle. Les portes universelles peuvent réaliser à elles seules des circuits logiques.

Cette porte peut exécuter trois fonctions principales de niveau logique :ET, OU et NON. De plus, la porte NAND est une fusion des portes NOT et AND.

Le symbole "-" exprime les opérations NAND. La porte NAND produira une sortie logique 0 uniquement si chaque entrée a un niveau logique 1.

Voici le symbole et la table de vérité de la porte NAND à deux entrées :

Porte NAND à deux entrées

Table de vérité

Lorsque les entrées X et Y de la porte NAND discrète sont égales à + 5 V, les deux diodes seront à l'état OFF. De plus, le transistor (Q1) obtiendra suffisamment d'entraînement de base de l'alimentation de la résistance. Ainsi, le transistor sera activé et la sortie correspond au 0V.

Tables de vérité des portes logiques– Porte NOR

NOR signifie NOT OR, ce qui fait de la porte NOR une combinaison de porte NOT et OR. La porte NOR est la deuxième porte universelle. Ici, la porte NOR ne produira qu'une sortie de niveau logique 1 à un niveau logique 0.

De plus, pour les autres combinaisons d'entrées, la sortie reste au niveau logique 0. Voici le symbole et la table de vérité de la porte NOR :

Symbole de porte NOR à deux entrées

Table de vérité

Porte ET à deux entrées Les entrées X et Y représentées peuvent être 0V. Ainsi, les transistors Q1 et Q2 restent bloqués. Pour cette raison, aucune tension ne circule via la résistance. Puisqu'il n'y aura pas de chute de tension, le courant de sortie (Z) correspond au +5 V.

Cependant, si l'une des entrées est égale à + 5 V, ou si les deux entrées correspondent au 5 V, les transistors similaires restent allumés. Ainsi, le courant de sortie se rapporte à la masse et =0V.

Tables de vérité des portes logiques– Porte OR exclusive

La porte Ex-OR est un circuit logique à deux entrées et une seule sortie. Il prend l'état logique 1 si l'une de ses deux entrées prend l'état logique 1 ou si les deux entrées sont à l'état logique un.

De plus, la sortie prend un état logique 0. Vous pouvez utiliser la porte Ex-OR comme un inverseur. Et pour ce faire, vous devez connecter une borne d'entrée à la logique 1.

Voici le symbole et la table de vérité :

Porte Ex-OU

Table de vérité

Tables de vérité de la porte logique – Exclusive-NOR GATE

La porte X-NOR est la fusion des portes X-OR et NOT. Il a également un concept à deux entrées et une sortie unique.

Le X-NOR aura une sortie logique 1 lorsque les deux entrées sont au 0 logique ou au 1 logique. la sortie serait un 0 logique si une partie de l'entrée est à 1 tandis que l'autre est à 0.

En outre, vous pouvez appeler cette porte la porte de la coïncidence. Pourquoi? Simple! Il produit uniquement la sortie (1) si les entrées correspondent.

Vous pouvez également utiliser cette porte comme inverseur en joignant deux bornes d'entrée au 0 logique.

Voici le symbole :

Porte NOR exclusive

Conclusion

Des millions de portes logiques ont chacune leur application unique. La porte ET fonctionne comme une porte d'activation qui permet aux données d'être traitées via un canal. De plus, la porte OU aide à détecter plus d'un événement dans un circuit.

Le type de porte NOT fonctionne comme un onduleur dans la plupart des circuits, tandis que la porte NAND a une utilisation universelle dans presque tous les circuits. La porte NOR est également universelle, et les portes XOR et XNOR évaluent les opérations arithmétiques et aident à la détection de parité et au cryptage dans les circuits, respectivement. Eh bien, cela conclut cet article. Si vous avez des questions, n'hésitez pas à nous contacter, et nous serons heureux de vous aider.