Um logic gate é um dispositivo que age como um bloco de construção para circuitos digitais circuits. Eles executam funções lógicas básicas que são fundamentais para os circuitos digitais. A maioria dos dispositivos eletrônicos que usamos hoje terá alguma forma de portas lógicas neles. Por exemplo, as portas lógicas podem ser usadas em tecnologias como smartphones, tablets ou dentro de dispositivos de memória.
Em um circuito, as portas lógicas tomarão decisões baseadas em uma combinação de sinais digitais vindos de suas entradas. A maioria dos portões lógicos tem duas entradas e uma saída. Os portões lógicos são baseados em Boolean álgebra. A qualquer momento, cada terminal está em um dos dois binário condições, falso ou verdadeiro. Falso representa 0, e verdadeiro representa 1. Dependendo do tipo de porta lógica utilizada e da combinação de entradas, a saída binária será diferente. Uma porta lógica pode ser pensada como um interruptor de luz, onde em uma posição a saída está desligada -- 0, e em outra, está ligada -- 1. portas lógicas são comumente usadas em circuitos integrados (IC).
portas lógicas básicas
Existem sete portas lógicas básicas: E, OU, XOR, NOT, NAND, NOR, e XNOR.
AND | OR | XOR | NOT | NAND | NOR | XNOR
The AND gate é assim chamado porque, se 0 é chamado "falso" e 1 é chamado "verdadeiro", o gate age da mesma forma que o operador lógico "e". A seguinte ilustração e tabela mostram o símbolo do circuito e as combinações lógicas para uma porta AND. (No símbolo, os terminais de entrada estão à esquerda e o terminal de saída está à direita). A saída é "verdadeira" quando ambas as entradas são "verdadeiras". Caso contrário, a saída é "falsa". In other words, the output is 1 only when both inputs one AND two are 1.
AND gate
| Input 1 | Input 2 | Output |
| 1 | ||
| 1 | ||
| 1 | 1 | 1 |
The OR gate gets its name from the fact that it behaves after the fashion of the logical inclusive "or." The output is "true" if either or both of the inputs are "true." If both inputs are "false," then the output is "false." In other words, for the output to be 1, at least input one OR two must be 1.
OR gate
| Input 1 | Input 2 | Output |
| 1 | 1 | |
| 1 | 1 | |
| 1 | 1 | 1 |
The XOR ( exclusive-OR ) gate acts in the same way as the logical "either/or." The output is "true" if either, but not both, of the inputs are "true." The output is "false" if both inputs are "false" or if both inputs are "true." Another way of looking at this circuit is to observe that the output is 1 if the inputs are different, but 0 if the inputs are the same.
XOR gate
| Input 1 | Input 2 | Output |
| 1 | 1 | |
| 1 | 1 | |
| 1 | 1 |
A logical inverter, sometimes called a NOT gate to differentiate it from other types of electronic inverter devices, has only one input. It reverses the logic state. If the input is 1, then the output is 0. If the input is 0, then the output is 1.
Inverter or NOT gate
| Input | Output |
| 1 | |
| 1 |
The NAND gate operates as an AND gate followed by a NOT gate. It acts in the manner of the logical operation "and" followed by negation. The output is "false" if both inputs are "true." Otherwise, the output is "true."
NAND gate
| Input 1 | Input 2 | Output |
| 1 | ||
| 1 | 1 | |
| 1 | 1 | |
| 1 | 1 |
The NOR gate is a combination OR gate followed by an inverter. Its output is "true" if both inputs are "false." Otherwise, the output is "false."
NOR gate
| Input 1 | Input 2 | Output |
| 1 | ||
| 1 | ||
| 1 | ||
| 1 | 1 |
The XNOR (exclusive-NOR) gate is a combination XOR gate followed by an inverter. Its output is "true" if the inputs are the same, and "false" if the inputs are different.
XNOR gate
| Input 1 | Input 2 | Output |
| 1 | ||
| 1 | ||
| 1 | ||
| 1 | 1 | 1 |
Operações complexas podem ser realizadas usando combinações destas portas lógicas. Em teoria, não há limite para o número de portões que podem ser agrupados em um único dispositivo. Mas na prática, há um limite para o número de portões que podem ser empacotados em um determinado espaço físico. Os portões lógicos são encontrados nos CIs digitais. Com o avanço da tecnologia de CI, o volume físico necessário para cada porta lógica individual diminui e dispositivos digitais do mesmo tamanho ou de menor tamanho tornam-se capazes de realizar operações cada vez mais complicadas a velocidades cada vez maiores.
Composição de portas lógicas
Condições binárias altas ou baixas são representadas por diferentes tensão níveis. O estado lógico de um terminal pode, e geralmente muda à medida que o circuito processa os dados. Na maioria dos portões lógicos, o estado baixo é aproximadamente zero volts (0 V), enquanto o estado alto é aproximadamente cinco volts positivos (+5 V).
Os portões lógicos podem ser feitos de resistores e transistores ou diodos. Um resistor pode ser comumente usado como um resistor de pull-up ou pull-down. Os resistores de pull-up e pull-down são usados quando há entradas de porta lógica não utilizadas para conectar a um nível lógico 1 ou 0. Isso evita qualquer comutação falsa da porta. Os resistores de pull-up são conectados a Vcc (+5V), e os resistores de pull-down são conectados à terra (0 V).
Portões lógicos comumente usados são TTL e CMOS. TTL, ou Transistor-Transistor Logic, ICs irão usar NPN e PNP tipo Junção Bipolar Transistores. CMOS, ou Complementary Metal-Oxide-Silicon, ICs são construídos a partir de MOSFET ou JFET tipo Transistores de efeito de campo. Os ICs TTL podem normalmente ser rotulados como a série 7400 de chips, enquanto os ICs CMOS podem frequentemente ser marcados como uma série 4000 de chips.