Porțile logice sunt unul dintre cele mai importante subiecte din electronică, în special electronică digitală. Conceptul de porți logice se bazează pe conceptul de funcții booleene. Porțile logice preiau una sau mai multe valori binare ca intrare și returnează o valoare binară ca ieșire după efectuarea calculului logic pe ele. Există mai multe tipuri de porți disponibile în Digital Electronics, unele dintre ele sunt cunoscute ca porți de bază, iar unele dintre ele sunt cunoscute ca porți universale.

A Poarta NAND se încadrează în categoria porților universale deoarece poarta NAND poate implementa orice funcție booleană fără ajutorul porților de bază și, de asemenea, poate calcula rezultatele intrărilor logice fără ajutorul oricărei alte porți logice.

Cuprins

• Ce este o poartă logică?
• 
  Simbol al porții AND
• Tabelul de Adevăr al Porții AND
• Poarta NAND în termeni de tranzistor
• Aplicații ale porții NAND
• Avantajele porții NAND
• Dezavantajele porții NAND

Ce este NAND Gate?

Porțile logice sunt un mic circuit digital de comutare care determină ieșirea a două sau mai multe funcții booleene introduse în format binar. 1 logic înseamnă adevărat sau mare, în timp ce 0 logic înseamnă fals sau scăzut. Pe baza diferitelor operații logice, rezultatul diferă. Pot exista multe intrări într-o poartă logică, dar va exista o singură ieșire. Fiecare poartă logică are propriul său tabel de adevăr care reprezintă toate combinațiile de intrare și ieșire.

Poarta NAND, cunoscută și sub numele de poarta Not-AND, face exact opusul sau complementul porții AND.

Funcționarea porții AND

NAND Gate ia valori booleene ca intrare și returnează:

• Returnează 1, dacă toate intrările sunt 0 sau alternative (adică una este 0, iar cealaltă este 1 sau invers).
• Returnează 0, dacă toate intrările sunt 1

The Expresie booleană a porții NAND este după cum urmează -

Să presupunem că avem două intrări, A și B și ieșirea se numește X, atunci expresia este -

X = (A. B)’

Tipuri de porți NAND

Există două tipuri de porți NAND, în funcție de numărul de intrări

• Poartă NAND cu 2 intrări
• Poarta NAND cu 3 intrări

Poartă NAND cu 2 intrări

Este cea mai simplă formă de poartă NAND care ia două intrări și returnează ieșirea. Sunt 2²= 4 combinații de intrare și ieșire.

Poarta NAND cu trei intrări

După cum sugerează și numele, are trei intrări și o singură ieșire. Sunt 2³= 8 combinații de intrare și ieșire.

arbore binar vs bst

Simbol al porții AND

Mai jos este dat Simbolul porții NAND, A și B reprezintă cele două intrări. Poarta NAND realizează operația NAND logică pe intrări. Ieșirea este reprezentată de linia care se extinde din partea de jos a simbolului porții NAND.

The tabelul de adevăr a porții NAND cu două intrări este după cum urmează -

Poarta NAND

Tabelul de Adevăr al Porții AND

În tabelul de adevăr dat, returnează 1, dacă toate intrările sunt 0 sau alternative (adică una este 0, iar cealaltă este 1 sau invers). în caz contrar, returnează 0, dacă toate intrările sunt 1.

3 Poartă NAND de intrare

Poarta NAND în termeni de tranzistor

Poarta NAND este una dintre principalele blocuri ale circuitelor logice digitale. Funcționarea sa poate fi explicată și prin conceptul de tranzistori. Tranzistoarele sunt un tip de semiconductor dispozitive care sunt utilizate în principal pentru amplificarea sau comutarea semnalelor electronice.

Poarta NAND în termeni de tranzistor

Funcționarea circuitului

Aici, în diagrama de mai sus, există două tranzistoare numite Q1 și Q2, care sunt conectate într-o configurație în serie. Borna colectorului Q1 este conectată cu Vcc și, de asemenea, cu borna de ieșire. Emițătorul lui Q1 este conectat cu colectorul Q2, ceea ce face conexiunea într-o configurație în serie. Emițătorul Q2 este conectat cu pământul care completează întregul circuit.

Să luăm un caz în care intrările A și B sunt 0. În acest caz, tranzistorul va acționa ca un comutator și va termina conexiunea dintre colector și emițător. Când alimentarea de 5 V este PORNITĂ, ajunge la borna colectorului direct al primului tranzistor. Terminalul colectorului este conectat la ieșire, astfel încât sursa de 5V merge direct la ieșire. Prin urmare, ieșirea va fi HIGH.

Aplicații ale porții NAND

• Poarta universala: Poarta NAND se numește Universal Gate deoarece toate porțile logice de bază pot fi formate folosindu-le.
• Folosit pentru stocarea datelor: Porțile NAND sunt folosite pentru a crea elemente precum Flip-Flops și Latches, care este o componentă cheie pentru stocarea datelor.
• Logica aritmetica: Porțile NAND sunt utilizate pe scară largă în unitățile aritmetice și logice (ALU) ale unui dispozitiv de calcul pentru a efectua operațiuni precum adunarea, scăderea etc.
• Folosit în Decoder și Encoder: Porțile NAND sunt, de asemenea, folosite în circuitele Decoder și Encoder pentru a converti un cod binar într-un set de semnale digitale și invers.
• Folosit în multiplexoare și demultiplexoare: Porțile NAND sunt utilizate în multiplexoare pentru a decide ce rută ar trebui să urmeze un semnal pentru a ajunge la o singură ieșire. Demultiplexorul face exact opusul acestui lucru.
• Generatoare de ceas: Porți NAND utilizate în generatoarele de ceas pentru a genera semnale de ceas care sincronizează diferite operațiuni în circuitul digital.
• Operatii logice: Porțile NAND sunt, de asemenea, folosite pentru a implementa diferite operații logice.

Avantajele porții NAND

• Este o poartă universală: Poarta NAND este o Poartă Universală, așa că poate fi folosită pentru a construi orice poartă logică de bază fără a utiliza nicio altă poartă. De asemenea, poate rezolva probleme logice complexe.
• Simplificarea expresiilor logice: Folosind doar poarta NAND, putem simplifica orice circuite logice complexe și le putem reprezenta într-un mod mai simplu.
• Componente scăzute necesare: Poarta NAND poate reprezenta orice altă poartă logică, putem utiliza porți NAND pentru a rezolva expresii logice complexe și, ca rezultat, este necesar un număr mic de porți NAND.
• Consum mai mic de energie: Implementarea funcțiilor logice folosind o poartă NAND consumă mult mai puțină energie decât alte porți.

Dezavantajele porții NAND

• Lipsa de flexibilitate: Deși NAND este o poartă universală, implementarea tuturor circuitelor logice folosind o poartă NAND ar putea să nu dea întotdeauna cel mai optimizat rezultat.
• Viteză: În unele cazuri, utilizarea porții NAND poate duce la o întârziere de propagare, aceste expresii logice ar putea avea nevoie de niște Porți dedicate pentru a fi rezolvate.

Exemplu rezolvat de poartă NAND

Implementați circuitul dat folosind poarta NAND.

Avem 4 intrări denumite ca A, B, C și D. Aici vom realiza funcționalitatea porții NAND utilizând porțile 2 AND și poarta 1 SAU.

Și în secțiunea rezultată, vom folosi 2 porți NAND și 1 poartă SAU pentru a cunoaște diferența dintre funcționalitatea AND ate și a porții NAND.

Schema circuitului

Soluţie:

Convertirea porții AND și SAU în poarta NAND și păstrarea expresiei booleene la fel.

Implementați circuitul dat folosind poarta NAND

Ca rezultat, obținem rezultate: A’B’ + C’D’

NAND Gate – Întrebări frecvente

De ce se numește Poarta NAND Poarta Universală?

Poarta NAND se numește Poarta Universală deoarece poate fi folosită pentru a forma orice alte porți logice de bază, cum ar fi AND OR NOT, fără a lua ajutorul unei alte porți.

Cum este o poartă NAND diferită de o poartă AND?

Când inversăm ieșirea porții AND, obținem poarta NAND. Înseamnă că rezultatul porții AND va fi doar inversat în cazul porții NAND. Este forma scurtă de poartă NOT-ȘI.

ce este un monitor

Cum se realizează operația logic NOT în poarta NAND?

Operația logică NOT este efectuată la ieșirea porții AND. Poarta NAND este o combinație de poartă AND și NOT, în care două sau mai multe intrări intră în AND get și dă o singură ieșire care este apoi introdusă în poarta NOT care dă complementul ieșirii.