ИЛИ-ворота

Тип цифрового логического вентиля

Вентиль ИЛИ — это цифровой логический вентиль , реализующий логическую дизъюнкцию . Вентиль ИЛИ выдает «истина», если любой из его входов — «истина»; в противном случае он выдает «ложь». Состояния входа и выхода обычно представлены различными уровнями напряжения .

Описание

Любой вентиль ИЛИ может быть построен с двумя или более входами. Он выводит 1, если любой из этих входов равен 1, или выводит 0, только если все входы равны 0. Входы и выходы являются двоичными цифрами (« битами »), которые имеют два возможных логических состояния . В дополнение к 1 и 0, эти состояния могут называться истинными и ложными, высокими и низкими, активными и неактивными или другими подобными парами символов.

Таким образом, он выполняет логическую дизъюнкцию (∨) из математической логики . Вентиль может быть представлен знаком плюс (+), поскольку его можно использовать для логического сложения . ^[1] Эквивалентно, вентиль ИЛИ находит максимум между двумя двоичными цифрами, так же как вентиль И находит минимум . ^[2]

Вместе с вентилем И и вентилем НЕ , вентиль ИЛИ является одним из трех основных логических вентилей, из которых может быть построена любая булева схема . Все другие логические вентили могут быть сделаны из этих трех вентилей; любая функция в двоичной математике может быть реализована с ними. ^[3]

Иногда его называют включающим вентилем ИЛИ, чтобы отличать его от XOR , исключающего вентиля ИЛИ. ^[4] Поведение ИЛИ такое же, как и XOR, за исключением случая 1 для обоих входов. В ситуациях, когда это никогда не происходит (например, в полном сумматоре ), два типа вентилей взаимозаменяемы. Такая замена удобна, когда схема реализуется с использованием простых интегральных микросхем , которые содержат только один тип вентиля на микросхему.

Символы

В настоящее время существуют два символа логических вентилей , представляющих вентиль ИЛИ: американский ( ANSI или «военный») символ и символ IEC («европейский» или «прямоугольный»). Символ DIN устарел. ^{[5] [6]}

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

Начиная с Unicode 16.0.0, логический элемент ИЛИ также кодируется в блоке «Символы для устаревших вычислений» как U+1CC15 𜰕 ЛОГИЧЕСКИЙ ВЕНТИЛЬ ИЛИ .

Описание оборудования и распиновка

На этой принципиальной схеме показано расположение четырех вентилей ИЛИ в стандартной КМОП-интегральной схеме 4071.

ИЛИ-вентили являются базовыми логическими вентилями и доступны в семействах логических схем ТТЛ и КМОП . Стандартная КМОП- ИС серии 4000 — это 4071, которая включает четыре независимых двухвходовых ИЛИ-вентиля. Устройство ТТЛ — это 7432. Существует много ответвлений оригинального ИЛИ-вентиля 7432, все с одинаковой цоколевкой, но разной внутренней архитектурой, что позволяет им работать в разных диапазонах напряжений и/или на более высоких скоростях. В дополнение к стандартному 2-входовому ИЛИ-вентилю также доступны 3- и 4-входовые ИЛИ-вентили. В серии КМОП это:

• 4075: тройной 3-входовой вентиль ИЛИ
• 4072: двойной 4-входовой вентиль ИЛИ

Возможны следующие варианты:

• 74LS32: счетверенный двухвходовой логический элемент ИЛИ (версия с маломощным диодом Шоттки )
• 74HC32: счетверенный двухвходовой логический элемент ИЛИ (высокоскоростная версия КМОП) — имеет меньшее потребление тока/более широкий диапазон напряжений
• 74AC32: счетверенный двухвходовой логический элемент ИЛИ (улучшенная версия КМОП) — аналогичен 74HC32, но со значительно более высокой скоростью переключения и более мощным драйвером
• 74LVC32: низковольтная версия КМОП.

Реализации

Аналитическое представление

${\displaystyle f(a,b)=a+b-a*b}$аналитическое представление логического элемента ИЛИ:

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

ИЛИ-вентили с множеством входов

Вентили ИЛИ с несколькими входами обозначаются тем же символом, с большим количеством ведущих линий. ^[8] Хотя прямые реализации с более чем тремя входами возможны в логических семействах, таких как КМОП, они неэффективны. Более эффективные реализации используют каскад вентилей ИЛИ-НЕ и И-НЕ , как показано на рисунке ниже.

• 
  12-входовой элемент ИЛИ, реализованный с помощью каскада вентилей ИЛИ-НЕ и И-НЕ.

Альтернативы

Если нет специальных вентилей ИЛИ, их можно сделать из вентилей И-НЕ или ИЛИ-НЕ в конфигурации, показанной на рисунке ниже. Любой логический вентиль можно сделать из комбинации вентилей И-НЕ или ИЛИ-НЕ .

Проводной-ИЛИ

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

С активными низкими открытыми коллекторными логическими выходами, которые используются для управляющих сигналов во многих схемах, функция ИЛИ может быть получена путем соединения нескольких выходов. Такая схема называется проводным ИЛИ . Такая реализация функции ИЛИ обычно также встречается в интегральных схемах с транзисторными процессами только N- или P-типа.

Смотрите также

• И ворота
• НЕ ворота
• NAND-ворота
• NOR-вентиль
• XOR-ворота
• XNOR-ворота
• Булева алгебра
• Логический вентиль

Ссылки

1. "Учебник по логическим элементам ИЛИ". Учебники по электронике .
2. "OR Gate". Hyperphysics.phy-astr.gsu.edu . Получено 2012-09-24 .
3. Broesch, James D. (2012). Практические программируемые схемы: руководство по PLD, конечным автоматам и микроконтроллерам. Elsevier Science. стр. 19. ISBN 978-0323139267.
4. Министерство обороны США (26 февраля 1962 г.). Графические символы для логических схем (отчет). MIL-STD-806.
5. Харрис, Дэвид Харрис, Сара (2007). Цифровое проектирование и архитектура компьютеров (1-е изд.). Сан-Франциско, Калифорния: Morgan Kaufmann. стр. 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: Delmar. стр. 546. ISBN 9781435483743.
7. Semiconductor Group. Обзор стандарта IEEE 91-1984: Объяснение логических символов (PDF) (Отчет). Texas Instruments. стр. 4. SDYZ001A.
8. "Многовходовые вентили". Все о схемах . Получено 2024-02-04 .