Les portes logiques sont les composants de base des circuits intégrés. Les portes logiques simples peuvent être constituées de transistors. La combinaison de ces transistors permet de faire passer les niveaux haut et bas représentant les deux signaux afin de générer un signal de niveau haut ou bas. Les niveaux haut et bas peuvent respectivement représenter les valeurs logiques « vrai » et « faux » ou 1 et 0 en binaire, permettant ainsi de réaliser des opérations logiques. Pour approfondir vos connaissances sur l'un de ces composants fondamentaux, découvrez les transistors PMOS.
Portes logiques de base
Nous allons vous présenter ici 7 portes logiques de base : la porte ET, la porte OU, la porte NON, la porte NAND, la porte NOR, la porte XOR et la porte XNOR. Vous apprendrez leurs symboles logiques, leurs relations logiques et leurs tables de vérité.
Porte ET
La porte ET est également appelée « circuit ET » ou circuit logique « ET ». Il s'agit d'un circuit logique de base qui effectue une opération « ET ». Il comporte plusieurs entrées et une sortie.
La sortie est haute lorsque toutes les entrées sont hautes (logique 1) en même temps, sinon la sortie est basse (logique 0).
L'expression logique mathématique de la porte ET : Y = AB, la table de vérité est la suivante :
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Porte OU
Porte OU, également appelée circuit OU, logique et circuit. Si l'une des conditions est remplie, un événement se produit. Cette relation est appelée relation logique « ou ». Un circuit avec une relation logique « OU » est appelé une porte OU.
La porte OU possède plusieurs entrées et une sortie. Tant qu'une des entrées est haute (logique « 1 »), la sortie est haute (logique « 1 »). La sortie n'est basse (logique « 0 ») que lorsque toutes les entrées sont basses (logique « 0 »).
L'expression mathématique logique de la porte OU est : Y=A+B=(A’B’)’, et ses symboles logiques et sa table de vérité sont les suivants :
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Porte NOT
Une porte NOT, également appelée circuit NOT, inverseur ou circuit logique de négation, est l'unité de base d'un circuit logique. Une porte NOT possède une entrée et une sortie.
Lorsque l'entrée est haute (logique « 1 »), la sortie est basse (logique « 0 ») ; inversement, lorsque l'entrée est basse (logique « 0 »), la sortie est haute (logique « 1 »). La fonction logique de la porte NOT est équivalente à la fonction NOT en algèbre logique, et la fonction du circuit est équivalente à l'inversion. Cette opération est également appelée opération NOT.
L'expression logique mathématique de la porte NOT est : F=A , et ses symboles logiques et sa table de vérité sont les suivants :
| Input | Output |
|---|---|
| A | Y |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Porte NAND
La porte NAND est un circuit logique de base des circuits numériques. Il s'agit d'une superposition de portes AND et NOT, avec plusieurs entrées et une sortie.
L'opération AND est effectuée en premier, suivie de l'opération NOT. Lorsque les deux entrées sont hautes (1), la sortie est basse (0) ; si au moins une des entrées est basse (0), la sortie est haute (1).
Le symbole logique et la table de vérité de la porte NAND sont les suivants :
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Porte NOR
La porte NOR est l'élément de base du circuit logique numérique, qui réalise la fonction logique OU. Elle dispose de plusieurs entrées, d'une sortie, et la porte NOR à entrées multiples peut être composée d'une porte NOR à 2 entrées et d'un inverseur.
La sortie est haute (logique 1) lorsque les deux entrées A et B sont basses (logique 0). Lorsque l'une des entrées est haute (logique 1), la sortie est basse (logique 0).
L'expression mathématique de sa relation logique est : Y=A+B. Le symbole logique et la table de vérité de la porte NOR sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
Porte XOR
Une porte XOR est une porte logique qui implémente une fonction logique XOR dans la logique numérique. Elle comporte plusieurs entrées et une sortie, et la porte XOR à entrées multiples peut être composée de portes XOR à deux entrées.
Si les niveaux des deux entrées sont différents, la sortie est un niveau haut 1 ; si les niveaux des deux entrées sont identiques, la sortie est un niveau bas 0. Autrement dit, si les deux entrées sont différentes, la porte XOR produit un niveau haut 1.
L'expression logique de la porte XOR : Y=A⊕B=A•B'+A'•B, le symbole logique et la table de vérité de la porte XOR sont les suivants :
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
XNOR Gate
La porte XNOR, également appelée porte d'équivalence, est l'unité de base des circuits logiques numériques. Elle est formée en ajoutant une porte NOT à la sortie de la porte XOR et possède 2 bornes d'entrée et 1 borne de sortie.
Lorsque l'une et une seule des deux entrées est basse (logique 0), la sortie est basse. Lorsque les niveaux des deux entrées sont identiques, la sortie est haute (logique 1).
Expression logique : F=A⊙B=A•B+A'•B'=(AB)', le symbole logique et la table de vérité de la porte XNOR sont les suivants :
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
