As portas lógicas são os componentes básicos dos circuitos integrados. Portas lógicas simples podem ser feitas de transistores. A combinação desses transistores pode fazer com que os níveis alto e baixo, que representam os dois sinais, passem por eles para gerar um sinal de nível alto ou baixo. Os níveis alto e baixo podem representar, respectivamente, "verdadeiro" e "falso" lógicos ou 1 e 0 em binário, realizando assim operações lógicas. Para aprofundar seus conhecimentos sobre um desses componentes fundamentais, aprenda sobre transistores PMOS.
Portas lógicas básicas
Aqui, apresentaremos 7 portas lógicas básicas: porta AND, porta OR, porta NOT, porta NAND, porta NOR, porta XOR e porta XNOR. Você aprenderá seus símbolos lógicos, relações lógicas e tabelas verdade.
Porta AND
A porta AND também é chamada de "circuito AND" ou circuito lógico "AND". É um circuito lógico básico que realiza a operação "AND". Possui várias entradas e uma saída.
A saída é alta quando todas as entradas estão altas (lógica 1) ao mesmo tempo; caso contrário, a saída é baixa (lógica 0).
A expressão lógica matemática da porta AND: Y = AB, a tabela verdade é a seguinte:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Porta OR
Porta OR, também conhecida como circuito OR, lógica e circuito. Se uma das várias condições for satisfeita, ocorrerá um evento. Essa relação é chamada de relação lógica "ou". Um circuito com uma relação lógica "OR" é chamado de porta OR.
A porta OR tem várias entradas e uma saída. Desde que uma das entradas esteja alta (lógica "1"), a saída estará alta (lógica "1"). A saída estará baixa (lógica "0") apenas quando todas as entradas estiverem baixas (lógica "0").
A expressão lógica matemática da porta OR é: Y=A+B=(A’B’)’, e seus símbolos lógicos e tabela verdade são os seguintes:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Porta NOT
Uma porta NOT, também conhecida como circuito NOT, inversor ou circuito de negação lógica, é a unidade básica de um circuito lógico. Uma porta NOT tem uma entrada e uma saída.
Quando a entrada é alta (lógica "1"), a saída é baixa (lógica "0"); inversamente, quando a entrada é baixa (lógica "0"), a saída é alta (lógica "1"). A função lógica da porta NOT é equivalente ao NOT na álgebra lógica, e a função do circuito é equivalente à inversão. Esta operação também é chamada de operação NOT.
A expressão lógica matemática da porta NOT é: F=A , e seus símbolos lógicos e tabela verdade são os seguintes:
| Input | Output |
|---|---|
| A | Y |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Porta NAND
A porta NAND é um circuito lógico básico dos circuitos digitais. É uma superposição das portas AND e NOT, com múltiplas entradas e uma saída.
A operação AND é realizada primeiro, seguida pela operação NOT. Quando ambas as entradas estão altas (1), a saída é baixa (0); se pelo menos uma das entradas estiver baixa (0), a saída é alta (1).
O símbolo lógico e a tabela verdade da porta NAND são os seguintes:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Porta NOR
A porta NOR é o elemento básico do circuito lógico digital, que realiza a função lógica OR. Ela tem várias entradas, 1 saída, e a porta NOR de múltiplas entradas pode ser composta por uma porta NOR de 2 entradas e um inversor.
A saída é alta (lógica 1) quando ambas as entradas A e B são baixas (lógica 0). Quando qualquer entrada é alta (lógica 1), a saída é baixa (lógica 0).
A expressão matemática de sua relação lógica é: Y=A+B. O símbolo lógico e a tabela verdade da porta NOR são mostrados na tabela abaixo.
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
Porta XOR
Uma porta XOR é uma porta lógica que implementa um XOR lógico na lógica digital. Existem várias entradas e uma saída, e a porta XOR com várias entradas pode ser composta por portas XOR com duas entradas.
Se os níveis das duas entradas forem diferentes, a saída é um nível alto 1; se os níveis das duas entradas forem iguais, a saída é um nível baixo 0. Ou seja, se as duas entradas forem diferentes, a porta XOR produz uma saída de nível alto 1.
A expressão lógica da porta XOR: Y=A⊕B=A•B'+A'•B, o símbolo lógico e a tabela verdade da porta XOR são os seguintes:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
XNOR Gate
A porta XNOR, também chamada de porta de equivalência, é a unidade básica do circuito lógico digital. É formada pela adição de uma porta NOT à saída da porta XOR e possui 2 terminais de entrada e 1 terminal de saída.
Quando apenas uma das duas entradas está baixa (lógica 0), a saída é baixa. Quando os níveis nas duas entradas são iguais, a saída é alta (lógica 1).
Expressão lógica: F=A⊙B=A•B+A'•B'=(AB)', o símbolo lógico e a tabela verdade da porta XNOR são os seguintes:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
