éléctroniques numériques
Les électroniques numériques sont des circuits électroniques complexes qui fonctionnent en utilisant le système binaire, c’est-à-dire avec les valeurs 0 et 1, qui représentent en réalité deux tensions différentes. Les électroniques numériques sont constituées de circuits logiques et sont composées de circuits numériques plus petits. Enfin, les plus petites unités d’électronique numérique qui forment tous les circuits électroniques sont appelées portes logiques
présentation la Fonction logique d'un circuit numérique
Pour chaque circuit électronique numérique, il existe une fonction spécifique appelée fonction logique. Avant de concevoir et de fabriquer un circuit électronique, nous devons disposer d’informations sur ce circuit. Ces informations sont généralement sous forme de texte, contenant des données et des conditions de fonctionnement du circuit, ainsi que le nombre d’entrées et de sorties qu’il comporte. Pour concevoir ce circuit, nous devons d’abord exprimer la fonction logique du texte sous forme d’un tableau appelé table de vérité. Ensuite, nous passons du tableau à une expression mathématique appelée équation algébrique. Enfin, nous dessinons le circuit électronique en utilisant les symboles des portes logiques. Après cela, vient l’étape de la fabrication.
Que sont les portes logiques ?
Les circuits électroniques numériques complexes, tels que les microprocesseurs et certains types de mémoires, sont composés de milliers de petites circuits numériques appelées portes logiques. Dans l’électronique numérique, il existe sept types de portes logiques qui permettent de convertir n’importe quelle idée en un circuit électronique numérique. Ces portes logiques ont des fonctions simples et faciles à comprendre, mais en les combinant de manière spécifique, nous obtenons des circuits aux fonctions plus complexes.
Les portes logiques sont des circuits électroniques numériques
qui ont un ensemble de plusieurs entrées, allant d’une seule entrée jusqu’à 16
entrées. Cependant, elles n’ont qu’une seule sortie. Les portes logiques
traitent deux signaux électriques : un signal de 0 volt (niveau bas) et un
signal de 5 volts (niveau haut), mais elles peuvent également fonctionner avec
d’autres valeurs de tension positive. Ces deux signaux sont représentés par
les chiffres binaires 0 et 1, qui forment le système binaire, considéré comme
la langue des circuits électroniques numériques. Le fonctionnement des portes
logiques est très simple : nous introduisons des valeurs binaires aux entrées,
c’est-à-dire que nous attribuons à chaque entrée un état logique de 0 ou 1. En
fonction de la fonction de la porte logique, elle renverra à la sortie soit la
valeur 0, soit la valeur 1.
Il existe sept portes logiques en électronique numérique. Chaque porte logique
a une fonction spécifique qui peut être exprimée de plusieurs manières. Tout
d’abord, la fonction logique de chaque porte peut être clarifiée sous forme
d’un tableau contenant les entrées et les sorties de la porte logique, appelé
table de vérité. Ensuite, nous avons l’expression algébrique, qui est une
équation mathématique simple représentant la fonction de la porte logique.
Chaque porte logique a son propre symbole, ce qui facilite la conception des
circuits électroniques, car les portes logiques sont essentiellement composées
d’un grand nombre de transistors.
la porte logique NON ou iverseur (NOT)
La première porte logique est la porte "NON" (ou inverseur). Elle a une seule
entrée et une seule sortie. Sa fonction est d'inverser l'état logique de
l'entrée, c'est pourquoi elle est également appelée inverseur. Si l'entrée a
la valeur 0, la sortie aura la valeur 1, et vice versa.
Nous donnons des noms aux entrées et sorties des portes logiques, qui sont
généralement des lettres, des chiffres ou une combinaison des deux. Ces noms
sont utilisés dans la table de vérité ainsi que dans l’équation logique
"Dans l'équation logique la ligne au-dessus de la lettre ‘A’, on la prononce “barre”. Nous lisons l’équation comme suit : F équivaut A barre.
porte logique OU (OR)
La porte logique OU (OR) est une porte logique qui peut avoir plusieurs
entrées, généralement deux ou plus, et une seule sortie. Sa fonction est de
produire une sortie logique 0 dans un seul cas : lorsque toutes les entrées
sont à l’état logique 0. En d’autres termes, si au moins une des entrées est à
l’état logique 1, la sortie sera également à l’état logique 1.
La fonction de la porte logique "OU" peut être exprimée de plusieurs manières
:
Dans ce tableau, "A" et "B" représentent les entrées de la porte, et "F" représente la valeur de la sortie. On peut observer que la sortie est "1" si au moins une des entrées est "1", et "0" uniquement si les deux entrées sont "0".
La fonction "OU" peut également être exprimée par une équation
algébrique.
Cette équation signifie que la sortie est égale à la somme logique des entrées
A et B. En d'autres termes, la sortie est "1" si A ou B est "1", et "0"
uniquement si A et B sont "0".
porte logique ET (AND)
Une porte logique ET, également appelée porte AND, est un troisèmme porte de base en éléctronique numérique qui effectue une opération logique AND sur ses entrées. En d'autres termes, la porte ET produit une sortie "1" uniquement si toutes ses entrées sont "1". Si une seule entrée ou toutes les entrées sont "0", la sortie est "0".
La fonction logique ET peut être représentée par une table de vérité ou une expression logique.
Dans cette table, "A" et "B" représentent les entrées de la porte ET, et "F" représente la valeur de la sortie. On peut observer que la sortie est "1" uniquement si les deux entrées sont "1", et "0" dans tous les autres cas.
Le symbole "." représente l'opérateur logique AND. Cette expression signifie que la sortie est vraie (1) si et seulement si A et B sont tous deux vrais (1).
porte logique NON-OU (NOR)
La porte logique NON-OU, également connue sous le nom anglais de porte NOR, est une porte logique qui qui réalise une opération logique combinant deux fonctions Fonction OU et ensuite le résultat de l'étape précédente est inversé par une opération NON. En d'autres termes, la porte NON-OU produit une sortie "0" uniquement si toutes ses entrées sont "1". Si au moins une entrée est "0", la sortie est "1".
La table de vérité de la porte NON-OU illustre clairement son comportement pour toutes les combinaisons d'entrées possibles : On observe que la sortie est "0" uniquement lorsque les deux entrées sont à "1". Dans tous les autres cas, la sortie est à "1".
porte logique NON-ET (NAND)
La porte logique ET-NON, aussi connue sous le nom de fonction NAND, est une porte logique fondamental en électronique numérique. Elle effectue une opération logique sur deux ou plusieurs entrées, la porte NAND effectue d'abord une opération ET sur ses entrées, Ensuite la porte NAND applique une opération NON au résultat de l'opération ET.
La porte NAND produit une sortie 1 uniquement si toutes ses entrées sont à 0.
Porte universelle: La porte NAND est considérée comme une porte universelle, car elle peut être utilisée pour implémenter toutes les autres fonctions logiques (AND, OR, NOT, XOR, etc.) en la combinant avec d'autres portes NAND.
porte logique OU-Exclusif (XOR)
La porte XOR peut avoir plusieurs entrées, mais les plus communes sont les portes à deux entrées.
La sortie de la porte XOR est "1" uniquement si exactement une des entrées est à l'état "1". Si les deux entrées sont à l'état "0" ou si les deux sont à l'état "1", la sortie est "0".
porte logique OU-NON-Exclusif (XNOR)
La porte XNOR peut avoir une ou plusieurs entrées. Les plus courantes sont les portes à deux entrées.
La porte logique OU-NON-Exclusif (XNOR), également appelée équivalence ou coïncidence, est un opérateur logique fondamental en électronique numérique. Produisant l'état logique "1" uniquement si les deux entrées sont identiques (soit toutes les deux sont "1", soit toutes les deux sont "0").
Il est possible de réaliser un circuit équivalent à la porte logique "XNOR" en utilisant des portes logiques élémentaires, en se basant sur la relation suivante :
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