Portas Lógicas - e-learning-IEFP

Portas Lógicas
Como exemplo de entradas lógicas teremos um interruptor de duas
posições, que só pode estar num de dois estados: aberto ou fechado,
ligado ou desligado.
Outro tipo de entrada poderá ser um relé, que também pode estar em
dois estados: activado ou desactivado, com corrente ou sem corrente.
O tipo de circuitos que vamos estudar em primeiro lugar - circuitos
sem memória - caracteriza-se pelo seguinte funcionamento:
Ao impormos nas entradas níveis lógicos determinados (um nível 1 ou
um nível 0 para cada uma das entradas), vamos obter na saída, como
resultado da combinação de entradas escolhida, um nível lógico
determinado, que depende, como é lógico, do circuito em questão, ou
seja, depende da operação realizada pelo mesmo.
É por esta razão que se chamam circuitos de decisão ou
combinatórios, uma vez que para cada combinação de valores 1 e 0
nas entradas se obtém à saída um nível lógico que é determinado
pela estrutura do circuito.
Existem três circuitos lógicos básicos, chamados genericamente
portas (em inglês, gates): a porta “e” (em inglês, and), a porta “ou”
(em inglês, or) e o “inversor” ou “negação” (em inglês, inverter ou
not).
Vejamos então as várias materializações possíveis destes circuitos
básicos.
Porta Lógica Básica “E” (AND)
A porta lógica “E” contém duas ou mais entradas e uma saída que
será verdadeira (1) apenas quando todas as entradas forem
verdadeiras (1).
Este comportamento pode ser representado de uma forma simples
através do circuito abaixo, onde os interruptores simbolizam as
entradas e a campainha a saída da porta lógica.
Fig.2 – Exemplo do comportamento de uma porta AND.
A campainha irá emitir um sinal sonoro apenas quando todos os
interruptores estiverem fechados (estado lógico 1).
O símbolo esquemático para esta porta varia de acordo com o número
de entradas, encontrando-se abaixo o símbolo para uma porta lógica
“E” de duas entradas, bem como a sua tabela de verdade.
Notas:
A
B
S=A.B
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
S
0
0
0
1
Notas:
Fig.3 – Tabela de Verdade de uma porta AND.
De modo a utilizar portas já existentes, podem-se associar portas
lógicas “E” para aumentar o seu número de entradas, tal como se
pode observar abaixo.
A
B
A
B
C
S=A.B.C
C
S=A.B.C
Fig.4 – Associação de Portas AND.
Podem-se também, caso necessário, anular entradas de uma porta
lógica “E” colocando-as a um nível lógico um (1).
Porta Lógica Básica “OU” (OR)
A porta lógica “OU” contém duas ou mais entradas e uma saída que
será verdadeira (1) quando pelo menos uma das suas entradas for
verdadeira (1). Este comportamento pode ser representado de uma
forma simples através do circuito abaixo, onde os interruptores
simbolizam as entradas e a campainha a saída da porta lógica.
Fig.5 – Exemplo do comportamento de uma porta OR.
A campainha irá emitir um sinal sonoro quando pelo menos um dos
interruptores estiver fechado (estado lógico 1).
O símbolo esquemático para esta porta varia de acordo com o número
de entradas, encontrando-se abaixo o símbolo para uma porta lógica
“OU” de duas entradas, bem como a sua tabela de verdade.
A
B
S=A+B
A
0
0
1
1
B
0
1
0
1
Fig.6 – Tabela de Verdade de uma porta OR.
S
0
1
1
1
De modo a utilizar portas já existentes, podem-se associar portas
lógicas “OU” para aumentar o seu número de entradas, tal como se
pode observar abaixo.
A
B
S=A+B+C
C
A
B
C
S=A+B+C
Fig.7 – Associação de portas OR.
Podem-se também, caso necessário, anular entradas de uma porta
lógica “OU” colocando-as a um nível lógico zero (0).
Porta Lógica Básica “NEGAÇÃO” (NOT)
A porta lógica “NEGAÇÃO” contém apenas uma entrada e uma saída,
que terá um estado lógico oposto ao da entrada, ou seja, é 0 quando
a entrada é 1 e vice-versa. Abaixo encontra-se o símbolo para esta
porta lógica, bem como a sua tabela de verdade.
A
S=A
A
0
1
S
1
0
Fig.8 – Tabela de verdade de uma porta NOT.
Notas: