Elettronica - Porte logiche

Le porte logiche in elettronica sono un circuito digitale in grado di implementare una particolare operazione logica di una o più variabili booleane (0-1).

AND
E' una porta logica che riceve in ingresso almeno due valori e restituisce 1 solo se tutti i valori di ingresso hanno valore 1.

Simbolo elettrico

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT
A	B	A × B
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

---

NAND
E' una porta logica che restituisce in uscita la negazione di una porta AND, quindi restituisce 0 solo se tutti i valori di ingresso hanno valore 1.

Simbolo elettrico

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT
A	B
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

---

OR
E' una porta logica che riceve in ingresso almeno due valori e restituisce 1 se almeno un valore di ingresso ha valore 1.

Simbolo elettrico

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT
A	B	A + B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

---

NOR
E' una porta logica che restituisce in uscita la negazione di una porta OR, quindi restituisce 1 solo se tutti i valori di ingresso hanno valore 0.

Simbolo elettrico

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT
A	B
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

---

EXOR
E' una porta logica che riceve in ingresso "n" valori e restituisce 1 se, e solo se, c'è almeno un ingresso che differisce dagli altri

Simbolo elettrico

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT
A	B	o A o B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

---

EXNOR
E' una porta logica che restituisce in uscita la negazione di una porta EXOR, quindi restituisce 1 solo se tutti i valori di ingresso hanno il medesimo valore logico.

Simbolo elettrico

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT
A	B	o A o B neg
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

---

NOT
E' una porta logica che inverte il segnale in ingresso.

Simbolo elettrico

Tabella della verità

INPUT	OUTPUT
A	Ᾱ
0	1
1	0

---

Con le porte logiche AND, OR e NOT è possibile realizzare qualsiasi funzione booleana e formano un insieme funzionalmente completo.

Si può vedere facilmente che la porta NAND da sola e la porta NOR da sola, costituiscono due insiemi funzionalmente completi: la NAND è definita come NOT-AND e per questo motivo negando l'usicta di una NAND si ottiene una AND.

Questo circuito che utilizza una porta NAND con gli ingressi collegati fra loro, equivale ad una porta NOT

Tabella della verità

INPUT	OUTPUT
A	U
0	1
1	0

Questo circuito che utilizza due porte NAND equivale ad una porta AND

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT1	OUTPUT2
A	B	U1	U2
0	0	1	0
0	1	1	0
1	0	1	0
1	1	0	1

Questo circuito che utilizza tre porte NAND equivale ad una porta OR

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT1	OUTPUT2	OUTPUT3
A	B	U1	U2	U3
0	0	1	1	0
0	1	1	0	1
1	0	0	1	1
1	1	0	0	1

---

Allo stesso modo per una porta NOR
Questo circuito che utilizza una porta NOR con gli ingressi collegati fra loro, equivale ad una porta NOT

Tabella della verità

INPUT	OUTPUT
A	U
0	1
1	0

Questo circuito che utilizza tre porte NOR equivale ad una porta AND

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT1	OUTPUT2	OUTPUT3
A	B	U1	U2	U3
0	0	1	1	0
0	1	1	0	0
1	0	0	1	0
1	1	0	0	1

Questo circuito che utilizza due porte NOR equivale ad una porta OR

Tabella della verità

INPUT		OUTPUT1	OUTPUT2
A	B	U1	U2
0	0	1	0
0	1	0	1
1	0	0	1
1	1	0	1

Con la sola NAND o la sola NOR può essere utile ai fini pratici perché con un solo tipo di porta è possibile realizzare qualsiasi circuito utilizzando però un maggior numero di porte rispetto a quello che si avrebbe con la sola AND, OR o NOT.

Le porte logiche sono contenute in circuiti integrati i quali al loro interno hanno un numero variabile di porte dello stesso tipo a seconda del numero di ingressi delle singole porte.

Alcuni circuiti integrati delle famiglie TTL e CMOS

TTL

Sigla	Integrato
7400	4 NAND a 2 ingressi
7402	4 NOR a 2 ingressi
7404	6 NOT
7408	4 AND a 2 ingressi
7432	4 OR a 2 ingressi
74386	4 XOR a 2 ingressi

CMOS

Sigla	Integrato
4001	4 NAND a 2 ingressi
4011	4 NOR a 2 ingressi
4049	6 NOT
4081	4 AND a 2 ingressi
4071	4 OR a 2 ingressi
4070	4 XOR a 2 ingressi