Porta logica
Da Wikipedia, l'enciclopedia libera.
In elettronica e informatica, per porta logica si intende un circuito elettronico molto semplice che ha il compito di eseguire una delle operazioni logiche booleane elementari quali NOT, AND, OR, XOR, NOR, NAND, XNOR.
Queste costituiscono le operazioni minimali necessarie per codificare qualunque tipo di funzione logica.
In genere le porte più utilizzate sono le NAND e NOR, ovvero AND e OR negate, perché sono di più facile realizzazione. Si noti che le operazioni NAND e NOR costituiscono un insieme funzionalmente completo di operatori logici, ovvero consentono di rappresentare qualunque funzione logica possibile. Comunque all'atto pratico, la scelta dei tipi di porta da utilizzare è determinata dalla necessità di minimizzare il numero di package necessari al circuito; ad esempio, se nella stesura finale dello schema elettrico di un progetto mancasse solo una porta NOT e fosse ancora disponibile una delle quattro porte NAND contenute in un package, si realizza la porta NOT mancante, unendo gli ingressi della NAND disponibile, sfruttandola come NOT, e risparmiando un package.
Indice |
[modifica] Porte Open collector
Alcune porte logiche hanno la loro uscita configurata elettricamente in modo particolare, sono definite open collector, ovvero a collettore aperto. In questi dispositivi, il collettore del transistor costituente l'uscita della porta, non è collegato al positivo dell'alimentazione ma è volante rispetto al circuito interno. Questa configurazione permette di utilizzare la porta per pilotare direttamente dispositivi vari, quali relè, LED, ecc.. Un vantaggio ulteriore è costituito dal valore di tensione accettato dal transistor di uscita, normalmente superiore a quella di alimentazione del circuito integrato, pertanto, in un circuito composto da dispositivi TTL alimentato a 5 volt, utilizzando una porta open collector, è possibile per esempio, ottenere un'onda quadra di ampiezza 12 o più volt, prelevandola dal collettore opportunamente collegato tramite un resistore di pull-up ad una tensione positiva del valore desiderato, oppure pilotare un relè, collegando uno dei capi della sua bobina sull'uscita della porta, e l'altro capo all'alimentazione positiva, di valore adeguato al suo funzionamento. Una delle porte più comuni, ampiamente utilizzata, definita HEX INVERTER BUFFER DRIVER (6 NOT in un package) è il 7406. Una regola generale, piuttosto importante ai fini di preservare il circuito realizzato da eventuali momentanei disturbi casuali, nel caso rimanesse qualche porta inutilizzata in qualche package (in particolare le porte CMOS), è bene collegare a massa i suoi ingressi.
Esistono porte logiche anche per quanto riguarda la pneumatica e l'idraulica.
[modifica] Tabelle di verità
le tabelle di verità sono un metodo semplice per minimizzare le funzioni logiche. Innanzitutto servono per capire gli stati logici delle varie porte logiche in modo sbrigativo e di facile comprensione
[modifica] AND e NAND
AND è una porta logica che riceve in ingresso 2 valori e restituisce 1 se e solo se tutti e due i valori di ingresso hanno valore 1.
Segue la tavola di verita':
| INPUT | OUTPUT | |
| A | B | A e B |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Al contrario la porta NAND restituisce la negazione di una porta AND e quindi restituisce 0 solo quando tutti e due i valori in ingresso sono 1.
Segue la tavola di verita':
| INPUT | OUTPUT | |
| A | B | A e B neg. |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
[modifica] OR e NOR
OR è una porta logica che riceve in ingresso 2 valori e restituisce 1 se uno od entrambi i valori di ingresso hanno valore 1.
Segue la tavola di verita':
| INPUT | OUTPUT | |
| A | B | A o B |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Al contrario la porta NOR restituisce la negazione di una porta OR e quindi restituisce 1 solo quando tutti e due i valori in ingresso sono 0.
Segue la tavola di verita':
| INPUT | OUTPUT | |
| A | B | A o B neg. |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
[modifica] XOR
XOR (eXclusive OR) è una porta logica che riceve in ingresso "n" valori e restituisce "1" in uscita se e solo se il numero di ingressi che presentano il valore logico "1" è dispari.
Segue la tavola di verita' di una porta XOR a "n=2" ingressi:
| INPUT | OUTPUT | |
| A | B | o A o B |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
[modifica] XNOR
XNOR (eXclusive NOR) A equivale a B (AB) oppure (A === B), se entrambe le proposizioni sono entrambe vere o entrambe false. Ha il significato di: "se e solo se", "solo nel caso che", "condizione necessaria e sufficiente". Il circuito che realizza l'equivalenza è un circuito di parità, cioè se i bit in ingresso sono in numero pari, il risultato è 1 logico, se dispari 0.
Segue la tavola di verita' di una porta XNOR a "n=2" ingressi:
| INPUT | OUTPUT | |
| A | B | o A o B neg. |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
[modifica] NOT
Porta logica che inverte il segnale in ingresso.
Questa porta logica ha un solo ingresso ed una uscita che sara' 1 se l'ingresso è 0 o 0 altrimenti.
Segue la tavola di verita':
| INPUT | OUTPUT |
| A | NOT A |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Tuttavia questa tavola di verita' è a volte rappresentata con due elementi superflui rappresentanti gli ingressi identici:
| INPUT | OUTPUT |
| A | NOT A |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
