И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ логичке капије и њихове табеле истинитости

Електрично коло дизајнирано да изврши било коју логичку операцију на улазним подацима назива се логички елемент. Улазни подаци су овде представљени у облику напона на различитим нивоима, а резултат логичке операције на излазу се такође добија у виду напона на одређеном нивоу.

У овом случају, операнди се прослеђују у бинарном запису — улаз логичког елемента прима сигнале у виду високог или ниског напона, који у суштини служе као улазни подаци. Дакле, напон високог нивоа – то је логичка 1 – значи праву вредност операнда, а напон ниског нивоа 0 – лажну вредност. 1 - ТАЧНО, 0 - НЕТАЧНО.

Логички елемент — елемент који реализује одређену логичку везу између улазних и излазних сигнала. Логички елементи се обично користе за изградњу рачунарских логичких кола, дискретних кола за аутоматску контролу и управљање.Све врсте логичких елемената, без обзира на њихову физичку природу, одликују се дискретним вредностима улазних и излазних сигнала.

Логичке капије имају један или више улаза и један или два (обично обрнута) излаза. Вредности «нуле» и «јединице» излазних сигнала логичких елемената одређене су логичком функцијом коју врши елемент, а вредности «нула» и «јединица» улазних сигнала, који репродукују улога независних варијабли. Постоје елементарне логичке функције које се могу користити за конструисање било које сложене логичке функције.

У зависности од распореда кола елемента, од његових електричних параметара, логички нивои (високи и ниски напонски нивои) на улазу и излазу имају исте вредности за висока и ниска (тачно и нетачно) стања.

Традиционално, логички елементи се производе у облику специјалних радио компоненти — интегрисаних кола. Логичке операције као што су спајање, раздвајање, негирање и додавање по модулу (АНД, ОР, НОТ, ексклузивно ОР) су основне операције које се изводе над логичким елементима основних типова. Хајде да ближе погледамо сваку од ових врста логичких капија.

Логички елемент „И“ — веза, логичко множење и И

„И“ је логички елемент који врши конкатенацију или логичко множење на улазним подацима. Овај елемент може имати од 2 до 8 (најчешћи у производњи "АНД" елементи са 2, 3, 4 и 8 улаза) улаза и један излаз.

На слици су приказани симболи логичких елемената «И» са различитим бројем улаза. У тексту је логички елемент «И» са једним или другим бројем улаза означен као «2И», «4И» итд. — елемент „И“ са два улаза, са четири улаза итд.

Табела истинитости за елемент 2И показује да ће излаз елемента бити логички само ако су логички на првом улазу И на другом улазу. У остала три могућа случаја, излаз ће бити нула.

У западним дијаграмима, икона елемента "И" има праву линију на улазу и заокруживање на излазу. На унутрашњим дијаграмима — правоугаоник са симболом «&».

ИЛИ логички елемент — дисјункција, логички додатак, ИЛИ

"ОР" је логички елемент који врши дисјунктно или логичко сабирање над улазним подацима. Он се, као и елемент "АНД", производи са два, три, четири итд. улаз и један излаз. На слици су приказани симболи логичких елемената «ИЛИ» са различитим бројем улаза. Ови елементи су означени на следећи начин: 2ОР, 3ОР, 4ОР, итд.

Табела истинитости за елемент «2ИЛИ» показује да је за појаву логичке јединице на излазу довољно да се логичка јединица налази на првом улазу ИЛИ на другом улазу. Ако ће логика бити на два улаза у исто време, излаз ће такође бити један.

У западним дијаграмима, ОР елемент има заокружену улазну тачку и заокружену излазну тачку. На унутрашњим дијаграмима — правоугаоник са симболом «1».

Логичка капија «НЕ» — негација, инвертер, НЕ

«НЕ» је логички елемент који врши операцију логичке негације на улазним подацима. Овај елемент, који има један излаз и само један улаз, назива се и инвертер јер заправо инвертује (инвертује) улазни сигнал. На слици је приказана конвенционална нотација логичког елемента "НЕ".

Табела истинитости за претварач показује да висок потенцијал на улазу даје низак потенцијал на излазу и обрнуто.

У западним дијаграмима, икона елемента «НЕ» има облик троугла са кругом на излазу. На ланцима битова — правоугаоник са симболом «1», са кругом на излазу.

Логички елемент «АНД-НЕ» — веза (логичко множење) са негацијом, НАНД

«АНД-НОТ» — логички елемент који врши операцију логичког сабирања улазних података, а затим операцију логичке негације, резултат се шаље на излаз. Другим речима, то је у основи елемент И допуњен елементом НОТ. На слици је приказана конвенционална нотација логичког елемента «2И-НОТ».

Табела истинитости за НАНД елемент је супротна табели истинитости за АНД елемент. Уместо три нуле и један, постоје три јединице и нула. НАНД елемент се такође назива Шеферов елемент у част математичара Хенрија Мориса Шефера, који је први приметио важност овог логичка операција 1913. Означава се „И“, само са кругом на излазу.

Логички елемент «ИЛИ-НЕ» — дисјункција (логичко сабирање) са негацијом, НОР

«ИЛИ -НЕ» — логички елемент који врши операцију логичког сабирања на улазним подацима, а затим операцију логичке негације, резултат се шаље на излаз. Другим речима, то је елемент „ИЛИ“ допуњен елементом „НЕ“ — претварач. На слици је приказана конвенционална нотација логичког елемента «2ИЛИ-НЕ».

Табела истинитости за ИЛИ-НЕ елемент је супротна табели истинитости за ОР елемент. Висок потенцијал на излазу се добија само у једном случају — ниски потенцијали се примењују истовремено на оба улаза. Означено као «ИЛИ», само са излазним кругом који означава инверзију.

Логичка капија «искључиво ИЛИ» — сабирање по модулу 2, КСОР

„Искључиво ИЛИ“ — логички елемент који врши логичку операцију сабирања улазних података по модулу 2, има два улаза и један излаз. Ови елементи се често користе у контролним шемама. На слици је приказан симбол за овај елемент.

Слика у западним шемама — као «ИЛИ» са додатном закривљеном траком са стране улаза, у домаћим - као «ИЛИ», само ће уместо «1» писати «= 1».

Овај логички елемент се такође назива "неједнакост". Ниво високог напона ће бити на излазу само када улазни сигнали нису једнаки (један један, други нула или једна нула и други), чак и ако су на улазу две јединице истовремено, излаз ће бити нула — ово је разлика од «ИЛИ». Ови логички елементи се широко користе у сабирачима.