در سیگنال دیجیتال، یک دروازهٔ منطقی یا گیت منطقی (به انگلیسی: Logical gate) روی یک یا دو ورودی منطقی عملیات منطقی انجام می‌دهد و سرانجام یک خروجی منطقی را تولید می‌کند. این منطق معمولاً طبق منطق بولی است که به طور مشترک در تمام مدارهای دیجیتالی یافت می‌شود. گیت‌های منطقی عمدتاً از قطعات الکترونیکی مانند دیودها و ترانزیستورها تشکیل می‌شوند، ولی ممکن است از قطعات الکترومغناطیسی مانند رله‌ها، قطعات اپتیکال یا حتی مکانیکی ساخته شوند.گیت های منطقی از مبنای دودویی یا همان اعداد باینری پیروی می کنند.

سطوح منطقی

یک ورودی یا خروجی منطقی بولین فقط یکی از دو حالت منطقی را قبول می‌کند. این دو سطح در هر مطلبی نام خاص خود را دارند از جمله: خاموش / روشن – بالا (H) / پایین (L) – یک / صفر – درست (T) / غلط (F) – مثبت / منفی – مثبت / زمین – مدار باز / مدار بسته – YES / NO.

 

مدار های مجتمع

یک مدار مجتمع (به انگلیسی: IC)که مخفف (به انگلیسی: Integrated circuit) می باشد،یک کریستال نیمه هادی از جنس سیلیکان است که به آن تراشه می گویند و حاوی اجزا الکترونیکی در ساخت گیت های دیجیتال می باشد. انواع گیت ها در داخل تراشه به هم وصل می شوند تا مدار مورد نیاز ایجاد گردد. تراشه روی یک محفظه سرامیک یا پلاستیک نصب شده و اتصالات به پایه های بیرون برای ایجاد مدار مجتمع ، متصل می گردد. تعداد پایه ها ممکن است از 14 در یک بسته کوچک مدار مجتمع تا چند هزار در یک بسته بزرگ تغییر کند. در روی هر مدار مجتمع یک شماره برای شناسایی چاپ می شود. سازندگان معمولا کتابچه ها،کاتالوگ ها و سایت های اینترنتی حاوی توصیف ها و اطلاعات مدار مجتمع هایی که ساخته اند را در اختیار می گذارند.

گیت‌های منطقی

یک گیت منطقی روی یک یا دو ورودی منطقی عملیات منطقی انجام می‌دهد و سرانجام یک خروجی منطقی را تولید می‌کند. به دلیل اینکه خروجی هر گیت یکی از سطوح منطقی است پس می‌توان آن خروجی را به ورودی گیت(های)دیگری متصل نمود. بدیهی است که نمی‌توان دو خروجی را با هم به یک ورودی متصل نمود چرا که در این صورت سطوح ولتاژی به وجود خواهد آمد که خارج از محدوده منطقی خواهد بود. در الکترونیک به این کار اتصال کوتاه می‌گویند که خیلی خطرناک است.

در منطق الکترونیک، هر سطح منطقی نماینده ولتاژ معینی است (که این ولتاژ به نوع منطقی که استفاده می‌شود بستگی دارد).هر گیتی برای تولید ولتاژ مناسب به منبع تغذیه نیاز دارد. در بلوک دیاگرام مدارهای منطقی، منبع تغذیه نمایش داده نمی‌شود، ولی در شماتیک کامل اتصالات منبع ضروری است.

 

فهرست مطالب:

فصل اول: ورود به سیستم دیجیتال

سیستم ده دهی اعداد

سیستم دودویی اعداد

تبدیل از مبنای ده به مبنای دو

تبدیل از مبنای دو به مبنای ده

اعداد اعشاری

اعداد علامت دار

سیستم علامت مقدار

سیستم متمم یک

سیستم متمم دو

جمع و تفریق اعداد علامت دار

خطای سرریز

تشخیص رخداد سرریز

جمع اعداد اعشاری

ضرب و تقسیم اعداد باینری

کدینگ اطلاعات

نمایش اعداد غیر صحیح

و…

فصل دوم: روش های جبری برای تحلیل و طراحی مدارهای منطقی

جبر بول

اصول جبر بول

اصل 1

اصل 2: موجودیت عناصر 0 و 1

اصل 3: خاصیت عناصر . و +

اصل 4: خاصیت شرکت پذیری اعمال + و .

اصل 5: خاصیت توزیع پذیری + بر . و . بر +

خاصیت خود توانی

عناصر بی اثر در . و +

متمم متمم

قانون جذب

قوانین دومورگان

دوگانی

مینترم و ماکسترم

قضیه گسترش شانون

گیت ها

AND

OR

NOT

Buffer

NAND

NOR

XOR

XNOR

بافر سه وضعیتی

تاخیر

و…

فصل سوم: خصوصیات توابع سوییچی

جدول کارنو

جدول کارنو برای 3 ورودی

جدول کارنو برای 4 ورودی

جدول کارنو برای 5 ورودی

ساده سازی توابع به کمک جدول کارنو

اصول ساده سازی کارنو

توابع ناکامل با Dont Care

انواع اشکال مدارات دو طبقه

ساده سازی Cube مورب در جدول کارنو

روش ساده سازی کویین مک کلاسکی

و…

فصل چهارم: مدارهای منطقی ترکیبی

طراحی مدار

نیم جمع کننده و تمام جمع کننده

ساخت تمام جمع کننده با دو نیم جمع کننده

جمع کننده بیت نقلی

دیکدر

دیکدر نوع موازی سه بیت

دیکدر نوع درخت سه بیت

پیاه سازی توابع منطقی با دیکدر ها

ساختن Full Adder به وسیله دیکدر

ساختن دیکدر بزرگتر با دیکدرهای کوچکتر

اینکدر

اینکدر اولویت

مالتی پلکسر

مدار معادل دو طبقه

دی مالتی پلکسر

دی مالتی پلکسر 1 به 4 با فعال ساز

مقایسه گرها

تحقق منطقی یک مقایسه گر دو بیت

نمایشگر هفت قسمتی (سون سگمنت)

و…

فصل پنجم: مدارات منطقی ترتیبی

مفهوم Latch

پالس ساعت

انواع فلیپ فلاپ ها

فلیپ فلاپ RS

فلیپ فلاپ JK

فلیپ فلاپ T

فلیپ فلاپ D

روند تجزیه و تحلیل مدارات ترتیبی

مشخص کردن حالت ها و ترسیم آن

طراحی مدار های ترتیبی

جدول تحریک

رسم جدول حالت

جدول کارنو

کمینه کردن یک State Diagram

و…

فصل ششم: ثبات ها و شیفت رجیستر

طرح بلوک دیاگرامی ثبات

طرح ساده یک ثبات با فیلیپ فلاپ D

طرح یک ثبات با فیلیپ فلاپ JK و پایه Load

طرح یک ثبات با پایه Load و Clear

شیفت رجیستر با فیلیپ فلاپ D

شیفت رجیستر با فیلیپ فلاپ JK

شمارنده

شمارنده سه بیتی

مدار یک شمارنده 3 بیتی سنکرون

مثالی از یک ماشین میلی

و…