درس خاص شامل عن البوابات الرقمية Logic Gates-- Portes logiques

لا يخلو أي جهاز إلكتروني في وقتنا الحاضر من دوائر رقمية فأصبح من الضروري معرفة النظريات الأساسية للإلكترونيات الرقمية .

تنقسم الدوائر الإلكترونية إلى قسمين : 
الدوائر الرقمية و الدوائر التماثلية .
الدوائر الرقمية لا بد من وجود IC فيها .
الدوائر التماثلية لا يوجد فيها IC .

البوابات المنطقية :Logic Gates: circuits that take one or more input signals and send out a single output signal
حسب التعريف فهي دوائر كهربية تستقبل مدخل واحد أو أكثر، وتخرج مخرج واحد فقط.
وهي تتعامل مع درجتين من الفولت ( كخرج و دخل ) , أحدها (High) و الأخر (Low) , أو (1) والأخر (0) .

تتواجد هذه البوابات داخل دوائر متكاملة ( IC ) تحتوى الواحدة منها على العديد من البوابات.
وهذه البوابات يكون لها دخل واحد أو أكثر بينما يكون لها خرج واحد.
. وأهم سبع بوّابات في عالم الكهرباء:
NOT, AND, NAND, OR, NOR, EX-OR and EX-NOR

وهنا شرح مبدأ عمل كل بوابة:_

1. بوابة "لا" المنطقية (NOT)

ال inverter وفي بعض الاحيان نطلق عليه بوابة NOT . وهذه البوابة تحتوي على مدخل واحد فقط
ويكون المخرج دائما عكس المدخل . مثلا عندما يكون المدخل 1 "true" يكون المخرج 0 " false" وهكذا.




2.البوابة المنطقية " و" (AND):

هذه البوابة تعنى وجود شرطين لا بد من تحقيقهما معًا.. حيث انه اذا كان لدينا 0 فانه يسمى" false" والرقم 1 يعطي "true" ويكون المخرج "true" اي 1 عندما يكون كلا المدخلين 1 وغير ذلك فانه صفر.





3.البوابة المنطقية "او" (OR)

وهذه البوابة تعنى وجود شرطين يكفى تحقق شرط منهما. مثلا اذا كان المخرج 1 "true" فانه يكون اما احد المداخل او كلاهما 1 اي "true". اما اذا كان كلا المدخلين 0 "false" فانه في هذه الحالة يكون المخرج هو 0 "false" .




4. البوابة المنطقية " و,لا" (NAND)

هي تجميع للبوابتين المنطقيتين "و" و" لا" (AND & NOT ). اي انها بوابة AND متبوعة ببوابة NOT .
اذا كان المخرج 0 "false" فانه في هذه الحالة يجب ان يكون كلا المدخلين 1 "true" والا فان المخرج سيكون 1 "true" .

 

البوابة المنطقية " او,لا" المنطقية(NOR)

هي تجميع للبوابة المنطقية "او" و"لا" (NOT ,OR ) أى أننا ندخل الداخل علي البوابة المنطقية "او" (OR gate) ثم ندخل الخارج منها علي "لا" (NOT gate). المخرج يكون 1 "true" اذا كان كلا المدخلين 0 false" والا فانه غير ذلك يكون المخرج 0 "false".




6. البوابة المنطقية XOR (exclusive-OR)

وتعمل هذه البوابة على مبدأ "either/or." فالمخرج يكون 1 "true" اذا كان فقط احد المداخل 1 "true" وليس كلا المدخلين. ويكون المخرج 0 "false" اذا كان كلا المدخلين 0 "false" او كلاهما 1 "true" .



7. البوابة المنطقية XNOR (exclusive-NOR)

وهي عبارة عن تجميع لبوابة XOR متبوعة ببوابة AND اي inverter . وفي هذه الحالة يكون المخرج 1 "true" اذا كان المدخلين متشابهين . ويكون المخرج 0 "false" اذا كانت المداخل مختلفة .

---

كما انه يوجد بوابة اخرى تدعى Buffer والبعض يحسبها ضمن البوابات المنطقية ليكون عددها ثمانية بوابات .