ИЛИ ворота

Тип цифрового логического вентиля

Вентиль ИЛИ — это цифровой логический вентиль , реализующий логическую дизъюнкцию . Логический элемент ИЛИ выдает «истину», если любой из его входов имеет «истину»; в противном случае выводится «ложь». Состояния входа и выхода обычно представляются разными уровнями напряжения .

Описание

Любой вентиль ИЛИ может быть сконструирован с двумя или более входами. Он выводит 1, если какой-либо из этих входов равен 1, или выводит 0, только если все входы равны 0. Входные и выходные данные представляют собой двоичные цифры (« биты »), которые имеют два возможных логических состояния . Помимо 1 и 0, эти состояния можно называть истинным и ложным, высоким и низким, активным и неактивным или другими подобными парами символов.

Таким образом, он осуществляет логическое отделение (∨) от математической логики . Ворота могут быть обозначены знаком плюс (+), поскольку их можно использовать для логического сложения . ^[1] Аналогично, вентиль ИЛИ находит максимум между двумя двоичными цифрами, так же как вентиль И находит минимум . ^[2]

Вместе с логическими элементами И и НЕ логический элемент ИЛИ является одним из трех основных логических элементов, из которых может быть построена любая булева схема . Все остальные логические элементы могут быть составлены из этих трех элементов; с их помощью можно реализовать любую функцию бинарной математики. ^[3]

Его иногда называют инклюзивным логическим элементом ИЛИ , чтобы отличить его от исключающего ИЛИ , вентиля исключающего ИЛИ. ^[4] Поведение операции OR такое же, как и операции XOR, за исключением случая, когда на обоих входах выдается 1. В ситуациях, когда этого никогда не возникает (например, в полном сумматоре ), два типа вентилей взаимозаменяемы. Эта замена удобна, когда схема реализуется с использованием простых интегральных микросхем, которые содержат только один тип вентиля на микросхему.

Символы

В настоящее время существует два символа логических элементов , обозначающих логический элемент ИЛИ: американский символ ( ANSI или «военный») и символ IEC («европейский» или «прямоугольный»). Символ DIN устарел. ^{[5] [6]}

«≥1» на символе IEC указывает, что выход активируется как минимум одним активным входом. ^[7]

Описание оборудования и распиновка

На этой схематической диаграмме показано расположение четырех вентилей ИЛИ в стандартной интегральной схеме КМОП 4071.

Элементы ИЛИ являются базовыми логическими элементами и доступны в логических семействах ТТЛ и КМОП ИС . Стандартной КМОП- ИС серии 4000 является 4071, которая включает в себя четыре независимых двухвходовых вентиля ИЛИ. Устройство TTL — это 7432. Существует множество ответвлений оригинального вентиля ИЛИ 7432, все они имеют одинаковую распиновку, но разную внутреннюю архитектуру, что позволяет им работать в разных диапазонах напряжений и/или на более высоких скоростях. В дополнение к стандартному вентилю ИЛИ с 2 входами также доступны вентили ИЛИ с 3 и 4 входами. В серии CMOS это:

• 4075: тройной вентиль ИЛИ с 3 входами
• 4072: двойной вентиль ИЛИ с 4 входами

Вариации включают:

• 74LS32: счетверенный вентиль ИЛИ с двумя входами ( версия Шоттки с низким энергопотреблением)
• 74HC32: четырехканальный вентиль ИЛИ с двумя входами (высокоскоростная версия КМОП) — имеет меньшее потребление тока/более широкий диапазон напряжения.
• 74AC32: счетверенный вентиль ИЛИ с двумя входами (расширенная версия CMOS) - аналогичен 74HC32, но со значительно более высокой скоростью переключения и более сильным приводом.
• 74LVC32: такая же низковольтная версия CMOS.

Реализации

Аналитическое представление

${\displaystyle f(a,b)=a+b-a*b}$является аналитическим представлением вентиля ИЛИ:

• ${\displaystyle f(0,0)=0+0-0*0=0}$
• ${\displaystyle f(0,1)=0+1-0*1=1}$
• ${\displaystyle f(1,0)=1+0-1*0=1}$
• ${\displaystyle f(1,1)=1+1-1*1=1}$

Элементы ИЛИ со многими входами

Элементы ИЛИ с несколькими входами обозначаются одним и тем же символом, но с большим количеством ведущих линий. ^[8] Хотя прямые реализации с более чем тремя входами возможны в логических семействах, таких как КМОП, они неэффективны. В более эффективных реализациях используется каскад вентилей ИЛИ-НЕ и И-НЕ , как показано на рисунке ниже.

• 
  Вентиль ИЛИ с 12 входами, реализованный через каскад вентилей ИЛИ и И-НЕ.

Альтернативы

Если конкретных вентилей ИЛИ нет, их можно сделать из вентилей И-НЕ или ИЛИ-НЕ в конфигурации, показанной на изображении ниже. Любой логический элемент может быть составлен из комбинации элементов И-НЕ или ИЛИ-НЕ .

Проводное ИЛИ

Проводной вентиль ИЛИ с использованием вентилей ИЛИ-НО с открытым коллектором

При использовании логических выходов с активным низким уровнем открытого коллектора , которые используются для сигналов управления во многих схемах, функция ИЛИ может быть реализована путем соединения нескольких выходов. Такая схема называется проводным ИЛИ . Такая реализация функции ИЛИ обычно также встречается в интегральных схемах, состоящих только из транзисторов N или P-типа.

Смотрите также

• И ворота
• НЕ ворота
• И-НЕ-ворота
• НО-ворота
• исключающее ИЛИ-вентиль
• XNOR-ворота
• Булева алгебра
• Логический вентиль

Рекомендации

1. "Учебное пособие по логике ИЛИ воротам" . Учебники по электронике .
2. "ИЛИ Ворота". HyperPhysics.phy-astr.gsu.edu . Проверено 24 сентября 2012 г.
3. Броеш, Джеймс Д. (2012). Практические программируемые схемы: руководство по ПЛИС, конечным автоматам и микроконтроллерам. Эльзевир Наука. п. 19. ISBN 978-0323139267.
4. Министерство обороны США (26 февраля 1962 г.). Графические символы для логических схем (Отчет). МИЛ-СТД-806.
5. Харрис, Дэвид Харрис, Сара (2007). Цифровой дизайн и компьютерная архитектура (1-е изд.). Сан-Франциско, Калифорния: Морган Кауфманн. п. 21. ISBN 9780123704979.{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
6. Брумбах, Майкл Э. Промышленное электричество (8-е изд.). Клифтон-Парк, Нью-Йорк: Дельмар. п. 546. ИСБН 9781435483743.
7. Группа полупроводников. Обзор стандарта IEEE 91-1984: Объяснение логических символов (PDF) (отчет). Инструменты Техаса. п. 4. СДИЗ001А.
8. «Ворота с несколькими входами». Все о схемах . Проверено 4 февраля 2024 г.