Elektronika cyfrowa - Podstawy: Bramki logiczne











  Wstecz  
Strona główna












Bramki logiczne
Adam Kubiczek


W artykule tym znajdziesz podstawowe informacje dotyczące najważniejszych "cegiełek" wszystkich układów cyfrowych - czyli bramek logicznych. Znajdziesz tu opis poszczególnych bramek, ich symbol graficzny i tablice prawdy, a także sposoby zastąpienia jednej bramki - innymi.

Tablica prawdy - jest to (najczęściej) tabela, która ukazuje jak przy danych stanach logicznych
ustawionych na wejściach bramki będzie ustawione wyjście bramki.
Stan logiczny - w bramkach logicznych można spotkać się z dwoma możliwymi stanami: jedynką logiczną "1" lub zerem logicznym "0". W najpopularniejszej technologii TTL sygnałowi "1" odpowiada napięcie ok. +5V, a sygnałowi "0" napięcie bliskie 0V. Więcej informacji możesz znaleźć w artykule "Układy TTL i CMOS".

Zapoznajmy się teraz z najważniejszymi bramkami logicznymi.

Bramka NOT (negacja)

Symbol graficznyTablica prawdy


WejścieWyjście
0110


Jest to najprostsza bramka; jej zadaniem jest odwracanie (negowanie) sygnału wejściowego. Gdy na wejściu ustawimy sygnał "1" to na wyjściu otrzymamy "0", a gdy na wejściu ustawimy "0" to na wyjściu pojawi się "1".
Wejście bramki, wg przedstawionego wyżej symbolu graficznego znajduje się po lewej stronie; po prawej jest jej wyjście. Bramka ta zawsze ma tylko jedno wejście. Układ scalony zawierający bramki NOT to na przykład układ 7404.


Bramka AND (iloczyn)

Symbol graficznyTablica prawdy


Wejście 1Wejście 2Wyjście

0011
0101
0001


Bramka ta realizuje tzw. iloczyn logiczny. Na wyjściu stan "1" występuje tylko i wyłącznie wtedy gdy na wszystkich wejściach bramki ustawiony jest również stan logiczny "1". Bramka ta posiada conajmniej dwa wejścia (u nas po lewej stronie) - może jednak posiadać ich więcej - teoretycznie nieskończenie wiele. W praktyce spotyka się bramki posiadające do 8 wejść. Natomiast wyjście wszystkie bramki mają tylko jedno. Bramki AND można znaleźć np. w układzie 7408.


Bramka OR (suma)

Symbol graficznyTablica prawdy


Wejście 1Wejście 2Wyjście

0011
0101
0111


Jest to tzw. bramka sumy logicznej. W przypadku tej bramki wystarczy aby choć na jednym z jej wejść pojawił się stan "1" i wtedy na wyjściu również pojawi się jedynka logiczna "1". Odnośnie ilości możliwych wejść - jak wyżej. Bramki OR znajdują się między innymi w układzie 7432.


Bramka NAND (negacja iloczynu)

Symbol graficznyTablica prawdy


Wejście 1Wejście 2Wyjście

0011
0101
1110


Bramka ta stanowi jakby połączenie bramki AND i NOT. Zero logiczne "0" na wyjściu jest ustawiane tylko wtedy gdy na obu wejściach jest jedynka logiczna "1". W pozostałych przypadkach na wyjściu zawsze jest stan "1".
Widać więc, że jest ona dokładną odwrotnością bramki AND - porównaj tablice prawdy dla obu bramek. Również i ta bramka może mieć wiele wejść i tylko jedno wyjście. Bardzo popularnym układem scalonym jest układ 7400 zawierający cztery bramki NAND.


Bramka NOR (negacja sumy)

Symbol graficznyTablica prawdy


Wejście 1Wejście 2Wyjście

0011
0101
1000


A ta bramka natomiast jest odwrotnością bramki OR. Zero na wyjściu pojawia się zawsze wtedy, gdy choćby na jednym z wejść jest jedynka logiczna. Tylko wtedy gdy wszystkie wejścia są ustawione w stan "0" na wyjściu pojawia się "1". Bramki te można znaleźć w układzie 7402.


Bramki wielowejściowe

Wyżej napisałem, że bramki mogą mieć więcej niż dwa wejścia, ale nie podałem żadnego konkretnego przykładu. Zobaczmy zatem jak wygląda to w praktyce na przykładzie bramki AND z czteroma wejściami:

Symbol graficznyTablica prawdy


Wejście 1Wejście 2Wejście 3Wejście 4Wyjście

0000000011111111
0000111100001111
0011001100110011
0101010101010101
0000000000000001



Ufff. :) Jak widać idea pozostaje ta sama; na symbolu graficznym dochodzą tylko dodatkowe wejścia podobnie jak w tablicy prawdy - zamiast dwóch wejść mamy cztery. A ponieważ jest to bramka AND, wyjście przyjmuje stan "1" tylko wtedy gdy wszystkie wejścia również są ustawione w stan "1". Przykładem układu scalonego, w którym można znaleźć dwie takie czterowejściowe bramki jest układ 7421.









  Wstecz  
Strona główna