در این آموزش قصد داریم تا به بررسی گیت‌های منطقی باقی مانده بپردازیم و موضوع کلی این پست، بررسی گیت های منطقی ترکیبی می‌باشد. گیت های منطقی ترکیبی، از ترکیب و کنار هم قرار دادن دروازه‌های منطقی ساده (AND ،OR و NOT) ساخته می‌شوند. در ادامه قرار است به بررسی چهار دروازه منطقی یعنی گیت NAND، گیت NOR، گیت XOR و گیت XNOR بپردازیم.
مقدمه‌ای بر گیت های منطقی ترکیبی
گیت های منطقی ترکیبی یا به اصطلاح گیت‌های ترکیبی جز پر کاربردترین گیت‌ها محسوب می‌شوند و در ساخت مدارات الکترونیکی و دیجیتالی بسیار پرکاربرد و مفید می‌باشند. پس از اینکه اولین گیت‌ها یعنی AND ،OR و NOT ساخته شدند، مخترعان و دانشمندان به این نتیجه رسیدند که گیت‌ها قابلیت ترکیب شدن و اعمال خروجی مشترک را دارند. کمی بعد متوجه شدند که ترکیب دو گیت AND و NOT با دیگر گیت‌ها، علاوه بر اینکه زمان و هزینه زیادی مصرف می‌کند؛ هنگام طراحی فضای بیشتری را در بردهای الکترونیکی اشغال کرده که خود این موضوع علاوه بر هزینه‌های اضافی، ممکن است باعث ایجاد مشکلاتی از جمله عدم تطبیق ولتاژ و یا نویزپذیری مدارها شود.
در اینجا بود که ایده ساخت گیت های منطقی ترکیبی برای اولین بار مطرح شد. آیسی‌های ترکیبی اولیه نسبت به آیسی‌های معمولی کمی بزرگ‌تر و دارای مشکلاتی از جمله تغذیه رسانی و عدم صحت خروجی بودند. اما رفته رفته این آیسی ها بهتر شدند؛ تا جایی که آیسی‌های ترکیبی از نظر تغذیه، صحت خروجی، ابعاد و … همانند آیسی‌های اولیه (AND ،OR و NOT) گشته و محبوبیت بالایی بین طراحان، مخترعان و حتی دانشجویان پیدا کردند.
انواع گیت های ترکیبی
گیت های منطقی ترکیبی شامل 4 گیت زیر می‌شوند که هر کدام کاربرد خاص خود را دارند.
- گیت NAND
- گیت NOR
- گیت XOR
- گیت XNOR
گیت NAND
گیت NAND مخفف NOT AND است. در اصل این گیت از ترکیب دو گیت NOT و AND ساخته شده است. در این گیت ورودی‌ها ابتدا با یکدیگر AND می‌شوند و سپس حاصل آن NOT می‌شود. به عبارت دیگر بر روی مقدار ورودی، یکبار AND و یکبار NOT فیلتر گذاری شده است.
در تصویر بالا شماتیک و همچنین جدول صحت (Truth Table) گیت NAND را مشاهده می‌کنید. اگر جدول صحت گیت AND را بخاطر داشته باشید، با نگاه به جدول فوق متوجه می‌شوید که خروجی یا همان Out، به دلیل Not شدن، بر عکس گیت AND شده است. در این گیت تنها حالتی که خروجی 0 می‌شود، زمانی است که هر دو ورودی برابر 1 شوند.
گیت NOR
گیت NOR مخفف NOT OR می‌باشد و در واقع همان گیت OR است همراه با یک NOT در خروجی آن. خروجی این گیت تنها زمانی 1 می‌شود که هر دو ورودی برابر 0 باشند.
در شکل فوق گیت NOR نشان داده شده که با توجه به علامت NOT (دایره آخر گیت)، خروجی گیت OR بر عکس شده و در جدول صحت نیز، مقدار OUT بر عکس جدول صحت گیت OR است.
گیت XOR
به این گیت دروازه انحصاری OR یا Exclusive OR گفته می‌شود. خروجی این گیت زمانی در حالت 1 منطقی قرار می‌گیرد که که سطوح ولتاژ ورودی آن متفاوت باشند؛ یعنی ورودی اول 1 منطقی و ورودی دوم 0 منطقی یا بر عکس باشد.
اگر بخواهیم جور دیگر گیت XOR را بیان کنیم، باید گفت خروجی این گیت زمانی 1 می‌شود که تعداد 1 های ورودی آن فرد باشد. یعنی اگر یک گیت XOR با پنج ورودی داشته باشیم، خروجی زمانی 1 می‌شود که تعداد 1 های منطقی ورودی‌ها، برابر یک، سه و پنج باشد.
گیت XNOR
به این گیت دروازه انحصاری NOR یا Exclusive NOR گفته می‌شود. این گیت از ترکیب یک گیت XOR به همراه گیت NOT در خروجی آن ساخته شده است.
گیت XNOR زمانی در خروجی 1 منطقی می‌دهد که هر دو ورودی یا 0 منطقی باشند و یا 1 منطقی باشند. بصورت جامع‌تر، خروجی گیت XNOR زمانی 1 خواهد شد که تعداد 1 های ورودی زوج باشد (بر عکس گیت XOR). یعنی اگر یگ گیت XNOR با پنج ورودی داشته باشیم، خروجی زمانی 1 می‌شود که تعداد 1 های ورودی برابر دو یا چهار و یا صفر (همه ورودی‌ها 0 منطقی) باشد.
جمع بندی و نتیجه گیری
امیدوارم مطالب این پست برای شما عزیزان مفید واقع شده باشد. بحث بررسی گیت های دیجیتال به پایان رسید و در پست بعدی قصد داریم تا به بررسی سیستم های عددی بپردازیم. چنانچه نظر، سوال، ابهام یا انتقادی نسبت به موضوع این پست دارید در قسمت دیدگاه انتهای این مطلب مطرح کنید.
