Definitia unei porti logice

Definitia unei porti logice

Principiul de baza al circuitelor digitale

Desi sistemul de numeratie binar reprezinta un concept matematic abstract si interesant, inca nu am spus nimic despre aplicatiile practice in electronica. Acest capitol este dedicat prin urmare aplicarii conceptelor binare circuitelor electronice. Importanta sistemului binar de numeratie in electronica digitala este importanta datorita usurintei cu care putem reprezenta bitii sub forma fizica. Deoarece un bit poate avea doar doua stari diferite, fie 0 fie 1, orice mediu fizic ce poate functiona cu doua stari saturate diferite, poate fi folosit pentru reprezentarea unui bit. In consecinta, orice sistem fizic ce este capabil sa reprezinte biti sub forma binara, poate reprezenta de asemenea si valori numerice. Prin urmare, are potentialul de a manipula aceste numere.

Circuitele electronice sunt perfecte pentru reprezentarea numerelor binare. Tranzistorii, atunci cand functioneaza la limita, se pot afla intr-un din cele doua stari: fie in stare blocata (curent de control zero), fie in stare de saturatie (curent de control maxim). Daca un circuit cu tranzistor este proiectat pentru maximizarea probabilitatii de functionare intr-una din cele doua stari (evitarea functionarii tranzistorului in zona activa de functionare), acesta poate fi folosit ca si reprezentare fizica a unui bit. Caderea de tensiune masurata la iesirea unui astfel de circuit poate fi folosita pentru reprezentarea unui singur bit. O tensiune joasa reprezentand "0", si o tensiune (relativ) inalta reprezentand "1".

Functionarea tranzistorului in stare blocata/saturata

In figura alaturata, tranzistorul este saturat datorita tensiunii de intrare de 5 V (prin intermediul comutatorului cu doua pozitii). Deoarece este saturat, caderea de tensiune dintre colector si emitor este foarte mica, rezultand o tensiune de iesire de practic 0 V. Daca am folosi acest circuit pentru reprezentarea numerelor binare, am spune ca semnalul de intrare este "1" binar, iar semnalul de iesire este "0" binar. Orice tensiune apropiata de tensiunea de alimentare (avand ca referinta masa), este considerata a fi "1", iar o lipsa de tensiune este considerata a fi "0". Alternativ, se folosesc termenii de "inalt" (1 binar) sau jos (0 binar). Termenul general pentru reprezentarea unui bit prin intermediul unei tensiuni poarta numele de "nivel logic".

Trecand comutatorul pe cealalta pozitie, aplicam o intrare de 0 binar si obtinem la iesire 1 binar.

Poarta logica

Ceea ce am creat mai sus poarta numele de poarta logica, sau simplu, poarta. O poarta nu este altceva decat un circuit amplificator special conceput pentru acceptarea si generarea semnalelor de tensiune. Aceste semnale corespund numerelor binare 0 si 1. Prin urmare, portile nu sunt concepute pentru amplificarea semnalelor analogice (semnale de tensiune intre 0 si tensiunea maxima). Mai multe porti conectate impreuna se pot folosi pentru stocare (circuite de memorare) sau manipulare (circuite de calcul). Iesirea fiecarei porti reprezinta in acest caz un singur bit dintr-un numar binar compus din mai multi biti.