Tabelas verdade de portas lógicas:um guia completo

Os sistemas digitais estão no auge da tecnologia humana. Esses sistemas geralmente contêm um microcontrolador ou computador que armazena, processa e comunica informações em formato digital.

Mas essa é a superfície de tudo.

Os circuitos digitais trocam informações na forma de dígitos binários, 1s e 0s. Além disso, as portas lógicas estabelecem a base que criou a massa de circuitos lógicos digitais que temos hoje.

No entanto, se você quiser uma compreensão mais profunda de uma tabela-verdade de porta lógica básica, você deve estar familiarizado com a lógica booleana.

Felizmente, escrevemos este artigo para contar tudo sobre portas lógicas, entradas binárias, operações lógicas e combinações de entrada.

Então, aperte o cinto e vamos começar!

O que é Porta Lógica e Tabela Verdade?

No mundo digital, uma porta lógica XOR é um conjunto de transistores que trabalham juntos para lidar com funções booleanas padrão.

Além disso, é uma ferramenta que produz um único nível de saída enquanto combina os níveis de entrada. Assim, a lógica 1 significa alta, enquanto a lógica 0 significa baixa.

Com as diferentes combinações de funções matemáticas de saída binária, você pode perceber totalmente a forma de um sistema digital.

Como funciona?

Vários computadores podem realizar operações complexas devido à inter-relação de uma porta lógica digital.

Os fabricantes implementam portas básicas por meio de moléculas, transistores, óptica, diodos e relés. Mesmo por diferentes elementos mecânicos. Por esse motivo, você pode pensar em portas lógicas como circuitos eletrônicos.

Você pode construir portas lógicas em diferentes formas, como circuitos integrados de pequena escala (SSI), circuitos integrados de grande escala (VLSI) e circuitos integrados de grande escala (LSI).

Além disso, você pode acessar as saídas e entradas de todas as portas de seus dispositivos eletrônicos integrados, bem como as conexões externas - semelhantes às portas lógicas individuais.

Tabela Verdade

Tabela Verdade

Fonte:Wikimedia Commons

Uma tabela verdade contém as diferentes combinações de variáveis ​​de entrada. Ele também mostra as variáveis ​​de saída correspondentes.

Além disso, a tabela verdade explica como a saída da porta do circuito lógico responde a diferentes níveis lógicos de entrada.

Nesta tabela, os níveis de tensão são lógicos 1 e lógicos 0. Além disso, temos dois níveis de lógica que são lógica negativa e lógica positiva.

Lógica alta e lógica baixa

Todas as entradas e saídas de portas lógicas simples possuem dois níveis; LIGADO e DESLIGADO, ALTO e BAIXO, VERDADEIRO OU FALSO, ou 1 e 0.

Para um sistema lógico positivo, o nível de tensão mais alto é 1, enquanto o nível de tensão mais baixo é 0.

No entanto, no sistema lógico negativo, o nível de tensão mais alto é 0, enquanto o nível de tensão mais baixo é 1.

Mas, quando você considera o TTL (lógica transistor-transistor), você pode ver o estado inferior como 0 volts e o estado superior como cinco volts.

Tipos de portas lógicas

Temos sete tipos principais de portas que você pode combinar para integrar todos os tipos de componentes digitais. Vamos dar uma olhada em todos os sete tipos de portas lógicas e como elas operam.

E portão

A porta AND precisa de duas ou mais entradas para operar e produz apenas uma única saída. A porta AND produzirá uma saída lógica 1 quando todas as entradas estiverem em um estado lógico 1.

Da mesma forma, faz uma saída lógica 0 quando todas as entradas estão em um estado lógico 0.

O sinal para representar as operações AND é “.” ou nenhum símbolo.

Além disso, se você tiver entradas X e Y, as entradas da porta AND podem expressar a saída como Z =XY. Você também pode chamar os tipos de portas AND de “portão tudo ou nada”.

Aqui estão os símbolos lógicos e as tabelas-verdade das portas AND de três e duas entradas.

Fonte:wiki commons (editado)

Três entradas AND porta

Tabela verdade

Além disso, você pode realizar portas AND discretas usando transistores ou diodos.

Você pode representar as entradas X e Y como 0V ou +5V de acordo. Além disso, Z representa a saída.

Para os diodos da porta AND, se ambas as entradas tiverem o mesmo valor, X =+5V e Y =+5V, os diodos estarão na condição OFF.

Por esta razão, a corrente não fluirá através do resistor. Assim, não haverá queda de tensão. Então, a saída é Z=+5V.

Da mesma forma, se ambas as entradas forem =0v, os diodos paralelos estarão na condição ON. Assim, os diodos se comportarão como curtos-circuitos. Além disso, a saída corresponde ao 0V.

Tabelas verdade de portas lógicas– OU Portão

Como a porta individual AND, a porta OR tem duas ou mais entradas e produz uma única saída.

No entanto, a porta OR produzirá uma saída lógica 1 se uma de suas entradas estiver no estado lógico 1. Da mesma forma, ele produzirá uma saída lógica 0 se uma de suas entradas estiver no estado lógico 0.

Em outras palavras, uma porta OR é um único dispositivo que fornece 1 como saída, desde que uma de suas entradas seja uma. O sinal usado para representá-lo é “+”.

Então, se tivermos X e Y como entradas, você pode representar a saída como Z=X+Y. Além disso, você pode chamar o portão OR de "qualquer ou todos os portões".

Aqui estão os símbolos da porta lógica e as tabelas verdade para portas OR de três e duas entradas:

Porta OR de duas entradas

Tabela verdade

Porta OR de três entradas

Tabela verdade

Além disso, você pode realizar portas OR discretas usando transistores ou diodos. As entradas X e Y são 0v ou +5V de acordo. Além disso, Z representa a saída.

Ambos os diodos estarão na condição OFF se ambas as entradas tiverem o mesmo valor, X=0V e Y=0V. Assim, parando a corrente de fluir através do resistor. Como não há queda de tensão, a saída é Z =0V.

Além disso, se ambas, ou qualquer entrada =+5V, os diodos paralelos estarão na condição ON e funcionarão como curtos-circuitos.

Tabelas verdade de portas lógicas– NÃO PORTA

A porta NOT transforma suas entradas em seu oposto. Por esse motivo, também podemos chamá-lo de inversor. A porta NOT tem apenas uma única entrada e uma saída paralela.

A saída deste dispositivo é sempre o complemento da entrada. Portanto, se tivermos uma entrada lógica 0, a porta NOT produzirá uma saída lógica 1 e vice-versa.

O símbolo “-“ representa a operação NOT. Você pode ler a operação NOT como Z =X bar quando 'X' representa a variável de entrada e 'Z' representa a variável de saída; você pode ler a operação NOT como Z =X bar.

Aqui está o símbolo lógico e a tabela verdade da porta NOT:

NÃO símbolo de portão

Tabela verdade

As entradas representadas por X são 0V ou +5V. Z também representará a saída. Assim, quando a entrada X for igual a 0V, o transistor (Q1) fica reversamente polarizado e permanecerá DESLIGADO.

Por esta razão, a corrente não fluirá através do resistor. Como não há queda de tensão, a corrente de saída (Z) corresponde a +5V.

Tabelas verdade de portas lógicas– Portão NAND

A porta NAND é a primeira porta universal. As portas universais podem realizar circuitos lógicos sozinhas.

Esta porta pode realizar três funções primárias de nível lógico – AND, OR e NOT. Além disso, a porta NAND é uma fusão das portas NOT e AND.

O símbolo “—” expressa as operações NAND. A porta NAND produzirá uma saída lógica 0 somente se cada entrada tiver um nível lógico 1.

Aqui está o símbolo e a tabela verdade da porta NAND de duas entradas:

Porta NAND de duas entradas

Tabela verdade

Quando a entrada X e Y da porta NAND discreta for igual a +5V, ambos os diodos estarão no estado OFF. Além disso, o transistor (Q1) receberá unidade de base suficiente da fonte do resistor. Assim, o transistor estará LIGADO e a saída corresponde ao 0V.

Tabelas verdade de portas lógicas– Portão NOR

NOR significa NOT OR, o que torna a porta NOR uma combinação de porta NOT e porta OR. A porta NOR é a segunda porta universal. Aqui, a porta NOR produzirá apenas uma saída de nível lógico 1 em um nível lógico 0.

Além disso, para outras combinações de entradas, a saída permanece no nível lógico 0. Aqui está o símbolo e a tabela verdade da porta NOR:

Símbolo da porta NOR de duas entradas

Tabela verdade

Porta AND de duas entradas As entradas representadas por X e Y podem ser 0V. Assim, os transistores Q1 e Q2 permanecem DESLIGADOS. Por esta razão, nenhuma tensão flui através do resistor. Como não haverá queda de tensão, a corrente de saída (Z) corresponde a +5V.

No entanto, se qualquer uma das entradas for igual a +5V, ou ambas as entradas corresponderem a 5V, os transistores semelhantes permanecerão LIGADOS. Assim, a corrente de saída se relaciona com o terra e =0V.

Tabelas verdade de portas lógicas– Portão OU exclusivo

A porta Ex-OR é um circuito lógico com duas entradas e uma única saída. Ele assume o estado lógico 1 se qualquer uma de suas duas entradas assumir o estado lógico 1 ou se ambas as entradas estiverem no estado lógico um.

Além disso, a saída assume um estado lógico 0. Você pode usar a porta Ex-OR como um inversor. E para fazer isso, você deve conectar um terminal de entrada à lógica 1.

Aqui está o símbolo e a tabela verdade:

Portão Ex-OR

Tabela verdade

Tabelas-verdade de portas lógicas – Exclusivo-NOR GATE

A porta X-NOR é a fusão da porta X-OR e NOT. Ele também tem um conceito de duas entradas e uma única saída.

O X-NOR terá uma saída lógica 1 quando ambas as entradas estiverem na lógica 0 ou lógica 1. a saída será lógica 0 se uma parte da entrada for 1 enquanto a outra for 0.

Além disso, você pode chamar esse portão de portão de coincidência. Por quê? Simples! Ele só produz saída (1) se as entradas corresponderem.

Você também pode usar esta porta como inversor unindo dois terminais de entrada ao 0 lógico.

Aqui está o símbolo:

Portão NOR Exclusivo

Encerrando

Milhões de portas lógicas, cada uma tem sua aplicação exclusiva. A porta AND funciona como uma porta de habilitação que permite que os dados sejam processados ​​por meio de um canal. Além disso, a porta OR ajuda a detectar mais de um evento em um circuito.

A porta do tipo NOT funciona como um inversor na maioria dos circuitos, enquanto a porta NAND tem uso universal em quase todos os circuitos. A porta NOR também é universal, e a porta XOR e XNOR classifica as operações aritméticas e auxilia na detecção de paridade e criptografia em circuitos, respectivamente. Bem, isso encerra este artigo. Se você tiver alguma dúvida, sinta-se à vontade para entrar em contato conosco e ficaremos felizes em ajudar.