StudyFi Lab · Електротехніка

Логічні вентилі

Логічні вентилі — безкоштовна інтерактивна симуляція зі StudyFi Lab. Працює просто в браузері, без реєстрації та встановлення.

AND, OR, NOT, XOR і суматори з вентилів

Експерименти

Логічні елементи

Логічний елемент перетворює вхідні сигнали 0 і 1 на один вихід. AND дає 1, лише коли обидва входи дорівнюють 1 (Q = A · B), OR — коли хоча б один дорівнює 1 (Q = A + B), XOR — коли входи різні, а NOT інвертує вхід. NAND і NOR — це AND і OR з інвертованим виходом, про що свідчить кружечок на символі. Таблиця істинності перелічує всі комбінації входів; виділений рядок відповідає перемикачам.

Спробуй: Обери NAND і знайди єдину комбінацію входів, за якої світлодіод гасне.

Збери схему

Збери власну схему з перемикачів, логічних елементів і світлодіодів. Кожен провід передає сигнал від одного виходу до одного входу; один вихід може керувати кількома входами, але вхід слухає лише один провід. Сигнал іде лише вперед — провід, який повернув би вихід елемента на його власний вхід (зворотний зв’язок), не під’єднується. Таблиця істинності всієї схеми оновлюється під час з’єднання.

Спробуй: Лише з елементів NAND збери NOT (з’єднай обидва входи одного NAND), а потім AND — NAND універсальний.

Напівсуматор

Напівсуматор додає два однобітні числа. Біт суми S = A ⊕ B (XOR), перенесення C = A · B (AND). Для 1 + 1 виходить 10₂ = 2: сума дорівнює 0, а одиниця переноситься в наступний розряд — як під час додавання в стовпчик.

Спробуй: Перемкни обидва входи в 1 і перевір, що світлодіоди C S показують 10 — це два у двійковій системі.

Повний суматор

Повний суматор додатково приймає перенесення Cᵢₙ з молодшого розряду, тому додає три біти. Він складається з двох напівсуматорів: S = A ⊕ B ⊕ Cᵢₙ, а перенесення Cₒᵤₜ = A · B + Cᵢₙ · (A ⊕ B) дорівнює 1, коли щонайменше два входи дорівнюють 1. Ланцюжок повних суматорів додає числа будь-якої довжини.

Спробуй: Встанови всі три входи в 1: 1 + 1 + 1 = 3 = 11₂, тому світяться обидва світлодіоди.

2-бітний суматор

Два 2-бітні числа A = A₁A₀ і B = B₁B₀ (кожне від 0 до 3) додаються як у стовпчик. Напівсуматор додає молодші біти A₀ + B₀, а його перенесення йде до повного суматора для бітів A₁ + B₁. Результат S₂S₁S₀ трибітний, бо найбільшій сумі 3 + 3 = 6 = 110₂ потрібен ще один розряд.

Спробуй: Задай A = 3 і B = 1 і подивись, як проходить перенесення: 11₂ + 01₂ = 100₂ = 4.

Кодовий замок

Світлодіод засвічується лише за однієї комбінації чотирьох перемикачів. Усередині кожен перемикач іде на елемент AND або напряму (код вимагає 1), або через NOT (код вимагає 0); елементи AND дають 1, лише коли всі їхні входи дорівнюють 1. Так цифрова схема розпізнає одну точну комбінацію бітів.

Спробуй: Підбери код, а потім відкрий схему: елементи NOT підкажуть, які перемикачі мають бути в 0.

Поширені запитання

Що таке «Логічні вентилі»?

Логічні вентилі — безкоштовна інтерактивна симуляція зі StudyFi Lab. Працює просто в браузері, без реєстрації та встановлення. AND, OR, NOT, XOR і суматори з вентилів

Застосунок «Логічні вентилі» безкоштовний?

Так. Застосунок «Логічні вентилі» повністю безкоштовний. Він працює в браузері на комп’ютері, планшеті й телефоні, акаунт не потрібен.

Що можна дослідити в застосунку «Логічні вентилі»?

Логічні елементи, Збери схему, Напівсуматор, Повний суматор, 2-бітний суматор, Кодовий замок.

Що показує експеримент «Логічні елементи»?

Логічний елемент перетворює вхідні сигнали 0 і 1 на один вихід. AND дає 1, лише коли обидва входи дорівнюють 1 (Q = A · B), OR — коли хоча б один дорівнює 1 (Q = A + B), XOR — коли входи різні, а NOT інвертує вхід. NAND і NOR — це AND і OR з інвертованим виходом, про що свідчить кружечок на символі. Таблиця істинності перелічує всі комбінації входів; виділений рядок відповідає перемикачам.

Що показує експеримент «Збери схему»?

Збери власну схему з перемикачів, логічних елементів і світлодіодів. Кожен провід передає сигнал від одного виходу до одного входу; один вихід може керувати кількома входами, але вхід слухає лише один провід. Сигнал іде лише вперед — провід, який повернув би вихід елемента на його власний вхід (зворотний зв’язок), не під’єднується. Таблиця істинності всієї схеми оновлюється під час з’єднання.

Готуєшся до контрольної?

Завантаж свої конспекти, і StudyFi перетворить їх на картки, тести й подкасти.

Спробуй StudyFi безкоштовно