Bramki logiczne

Bramka logiczna - element konstrukcyjny maszyn i mechanizmów (dziś zazwyczaj: układ scalony, choć podobne funkcje można zrealizować również za pomocą innych rozwiązań technicznych, np. hydrauliki czy pneumatyki), realizujący fizycznie pewną prostą funkcję logiczną, której argumenty (zmienne logiczne) oraz sama funkcja mogą przybierać jedną z dwóch wartości, np. 0 lub 1 (zob. algebra Boole'a).




Podstawowymi elementami logicznymi, stosowanymi powszechnie w budowie układów logicznych, są elementy realizujące funkcje logiczne: sumy (alternatywy), iloczynu (koniunkcji) i negacji. Są to odpowiednio bramki OR, AND i NOT. Za pomocą dwóch takich bramek (np. OR i NOT lub AND i NOT) można zbudować układ, realizujący dowolną funkcję logiczną.

Bramki NAND (negacja koniunkcji), oraz NOR (negacja sumy logicznej) nazywa się funkcjonalnie pełnymi ponieważ przy ich użyciu (tzn. samych NAND lub samych NOR) można zbudować układ realizujący dowolną funkcję logiczną.

Dowolną bramkę logiczną można też skonstruować za pomocą pary bramek, np. za pomocą OR i NOT lub AND i NOT. Układy takie nazywamy układami zupełnymi.

Bramkę logiczną XOR często wykorzystujemy w układach arytmetyki takich jak sumatory czy subtraktory.





Bramka OR czyli funkcja logiczna „lub” - jest to układ sumy logicznej, który daje na wyjściu sygnał jeden, jeżeli tę wartość ma co najmniej jeden z sygnałów. Oznacza to, że zero pojawia się wtedy i tylko wtedy, kiedy oba sygnały są wartości zero.

Bramka AND czyli funkcja logiczna „i”, jest to układ logiczny, który spełnia następujące funkcje: na wyjściu pojawia się sygnał 1 wtedy i tylko wtedy, kiedy oba sygnały wejściowe posiadają wartość logiczną jeden.



Bramka NOT (inwerter ) realizuje funkcje logiczną „nie”. Jest to układ zmieniający wartość logiczną sygnału na przeciwną tzn. daje na wyjściu sygnał jeden, gdy na wejściu pojawia się zero i odwrotnie.

Złożone funkcje logiczne realizują bramki NOR, NAND oraz XOR.

Bramka NOR (funkcja logiczna „nie-lub”, układ sumy zanegowanej) jest to układ na którego wyjściu pojawia się sygnał jeden wtedy i tylko wtedy, gdy na wszystkich wejściach istnieje sygnał zero.

Bramka NAND (funkcja logiczna „nie-i”) jest to układ logiczny iloczynu zanegowanego, dający na wyjściu wartość zero wtedy i tylko wtedy, gdy na wejściu wszystkie sygnały mają wartość jeden.