Portes logiques numériques : Types, fonctions et applications expliquées

Porte logique numérique

Une porte logique est un circuit ou dispositif électronique prenant des décisions logiques. Autrement dit : circuit à une ou plusieurs entrées et une seule sortie, soit haute (1) soit basse (0) selon l'état des entrées. Blocs fondamentaux des systèmes numériques, largement utilisés dans les ordinateurs et circuits digitaux.

En 1854, George Boole introduisit l'algèbre de Boole pour le calcul. Les fonctions de base des portes logiques sont l'algèbre booléenne. Elles effectuent des calculs quasi instantanés, simplifiant considérablement l'informatique moderne.

Logique positive et négative

Zéros et uns : deux états d'un circuit. En logique positive : 1 = ON, Fermé, Haut, Plus, Vrai, Haut ; 0 = OFF, Ouvert, Bas, Moins, Faux, Bas. En logique négative : l'inverse. Exemple : système fonctionnel = 1 en logique positive, 0 en logique négative.

Types de portes logiques

1) OU (OR)   2) ET (AND)   3) NON (NOT)   4) NOR   5) NAND   6) XOR   7) XNOR

Nous détaillons ici les portes de base.

Fonctionnement de la porte OU (OR)

Deux entrées ou plus, une sortie. Sortie HAUTE si au moins une entrée est haute. Aussi appelée porte "tout ou n'importe laquelle".

Figure (a) : Symbole et expression booléenne (Y = A + B). Figure (b) : Table de vérité - sortie 0 seulement si A=0 et B=0 ; sinon 1. L'opération OU additionne logiquement ses entrées. Figure (c) : Circuit équivalent - deux interrupteurs en parallèle, série avec lampe. Les deux ouverts (0,0) = lampe éteinte. Un fermé = circuit fermé = lampe allumée.

Fonctionnement de la porte ET (AND)

Deux entrées ou plus. Sortie BASSE si n'importe quelle entrée est basse. Sortie HAUTE seulement si toutes les entrées sont hautes. Multiplie logiquement ses entrées.

Figure (a) : Symbole et expression (Z = X · Y). Figure (b) : Table de vérité - sortie 1 seulement si X=1 et Y=1. Figure (c) : Circuit équivalent - deux interrupteurs en série avec lampe. Un ouvert = circuit ouvert = lampe éteinte. Les deux fermés = circuit complet = lampe allumée.

Fonctionnement de la porte NON (NOT)

Appelée aussi inverseur. Une entrée, une sortie. Sortie toujours complémentaire de l'entrée.

Figure (a) : Symbole triangle avec bulle. Entrée A, sortie Z = Ā. Table de vérité : A=0 → Z=1 ; A=1 → Z=0. Circuit équivalent transistor : sans tension base = transistor bloqué = +Vcc vers sortie Ā. Tension sur base = transistor saturé = courant vers masse = sortie à 0V.