論理ゲートは、デジタル回路の構築要素として機能するデバイスとして説明できます。デジタル回路の基盤となる論理タスクを実行します。ほとんどの電子機器には、回路内に少なくとも 1 つの論理ゲートが装備されています。たとえば、ロジック ゲートは、タブレット、スマートフォン、内部メモリ デバイスなどのテクノロジで使用できます。
このシステムでは、論理ゲートが、その出力からのデジタル信号の混合を分析して機能を決定します。これらの論理ゲートのほとんどには、2 つの入力と 1 つの出力があります。
論理ゲートは組み込みのブール代数です。各端末は常に、2 つのバイナリ状態 (true または false) のいずれかになります。 False は 0 を示し、True は 1 を示します。バイナリ出力は、使用する論理ゲートのタイプと使用する入力の数によって異なります。論理ゲートは、出力がオン (1) である電気スイッチと見なすことができ、別の位置では出力がオフ (0) になります。論理ゲートは通常、集積回路 (IC) として使用されます。
この論理ゲート (OR、AND、NOT、NAND、および NOR) 学習資料では、基本的な論理ゲートについて学習します。
基本的な論理ゲート
AND、OR、XOR、NOT、NAND、NOR、XNOR の 7 つの論理ゲートがあります。論理ゲート (OR、AND、NOT、NAND、および NOR) に関する学習資料ノートを参照してください。
かつ
AND ゲートの名前は、0 を「偽」、1 を「真」と表すと、論理「and」演算子と同じように動作することから付けられました。次の表と図には、ゲートの回路記号と論理構成が示されています。
真理値表
| 入力 | 出力 | |
| A | B | はい |
| 1 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 0 | 0 | 0 |
入力端子は図の左側に表示され、出力端子は右側に表示されます。両方の入力が「真」に一致する場合、この出力は「真」になります。そうでない場合、出力は「false」になります。これは、入力 1 と 2 が両方とも 1 の場合、出力は 1 のみであることを意味します。
または
OR ゲートは、論理演算子「or」と同じように機能することから名付けられました。いずれかまたは両方の入力が「true」に一致する場合、その出力は「true」になります。両方の入力が「false」の場合、出力は「false」です。出力が少なくとも 1 であるためには、入力の 1 つまたは 2 つが 1 でなければなりません。
真理値表
| 入力 | 出力 | |
| A | B | はい |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
XOR
XOR (排他的 OR) ゲートは、論理「どちらか/または」と同じように機能します。入力の一方 (両方ではない) が「真」の場合、この出力は「真」と表現できます。両方の入力が「false」の場合、または両方の入力が「true」の場合は「false」です。回路への別のアプローチは、入力が異なる場合に出力が 1 になるというものです。ただし、両方の入力が同一の場合は 0 です。
真理値表
| 入力 | 出力 | |
| A | B | はい |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
しない
論理インバーターは、他の電子インバーター デバイスと区別するために、NOT ゲートと呼ばれることがあります。 1 つの入力があります。論理が逆です。入力が 1 の場合、出力は 0 です。入力値が 0 の場合、出力は 1 になります。
真理値表
| 入力 | 出力 |
| A | はい |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
NAND
NANDゲートはユニバーサルゲートです。 NAND ゲートは、AND ゲートの後に NOT ゲートが続くように機能します。これは、論理演算「and」と同じように機能し、その後に否定が続きます。入力が両方とも「真」の場合、その出力は「偽」になります。それ以外の場合、出力は「true」になります。
真理値表
| 入力 | 出力 | |
| A | B | はい |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
も
ユニバーサル ゲートである NOR ゲートは、OR ゲートとそれに続くインバータの組み合わせとして説明できます。各入力が「偽」の場合、ゲートの出力は「真」になります。そうでない場合、出力は「false」になります。
真理値表
| 入力 | 出力 | |
| A | B | はい |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
XNOR
XNOR (排他的 NOR) ゲートは XOR ゲートで、最後にインバーターがあります。ゲートの出力は、両方の入力が同じ場合は「真」、入力が異なる場合は「偽」です。
真理値表
| 入力 | 出力 | |
| あ | B | はい |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
これらのゲートを使用して、複雑な操作を実行できます。理論的には、1 つのデバイス内で組み合わせることができるゲートの数に制限はありません。ただし、実際には、1 つの物理的なスペースに詰め込めるゲートの数には制限が設定されています。デジタル IC は、さまざまな論理ゲートを持つことができます。 IC の技術が進歩するにつれて、最高の速度であり、より複雑な操作を伴う可能性があるデジタル デバイスが見つかります。
論理ゲートの構成
論理ゲート (OR. AND. NOT. NAND および NOR) に関するこれらの学習資料ノートでは、論理ゲートの基本的な構成を学習します。
さまざまな電圧レベルが、ハイまたはローのバイナリ状態を表します。端子のロジックの状態は、回路がデータを処理している間に頻繁に変化する可能性があり、通常は変化します。ほとんどの論理ゲートでは、ほぼゼロ電圧 (0 V) でロー状態があり、ハイの状態は約 5 ボルトの正 (+5 V) です。
論理ゲートは、抵抗とトランジスタ、またはダイオードで構成されています。抵抗は通常、プルアップおよびプルダウン抵抗として使用されます。未使用の論理ゲート入力が論理レベル 1 または 0 に接続されている場合は、プルアップおよびプルダウン抵抗を使用できます。これにより、ゲートの誤った変更が防止されます。プルアップ抵抗は Vcc (+5V) に接続され、プルダウン抵抗はグランド (0 V) に接続されます。
一般的に使用される論理ゲートには、TTL と CMO が含まれます。トランジスタ - トランジスタ ロジックまたは TTL、IC は、バイポーラ ジャンクション トランジスタ (PNP および NPN タイプ) を使用します。 Complementary Metal Oxide Silicon IC (CMOS) は、JFET の種類の電界効果トランジスタと MOSFET で構成されています。 TTL IC は通常、7400 シリーズという名前で識別されます。一方、CMOS IC は 4000 シリーズと識別できます。
論理ゲートの適用
論理ゲートには、幅広い潜在的な用途があります。ただし、それらは主に操作方法と真理値表に基づいています。最も基本的なロジック ゲートは、光による盗難警報、自動散水システム、押しボタン式ロック、安全サーモスタット、その他の電子機器などの回路で使用できます。
主な利点の 1 つは、プロセスが進むにつれて論理ゲートがさまざまな組み合わせで使用されることです。電子集積回路 (IC) 内では、さまざまな論理ゲート領域単位を見ることができます。
結論
論理ゲートは、エレクトロニクスを研究する際に考慮すべき重要な概念です。これらは、ブール関数を中心に構築された重要なデジタル デバイスです。論理ゲートは、単一または複数のソースのバイナリ入力に対して論理演算を実行し、単一のバイナリ出力を提供します。簡単に言えば、論理ゲートはデジタル システムの一部である電子回路を構成し、AND、OR、XOR、NOT、NAND、NOR、XNOR の 7 種類があります。
