Il existe trois types de portes logiques numériques de base : la porte AND, la porte OR et la porte NOT.
Nous avons également vu que les portes logiques numériques ont une forme opposée ou complémentaire sous la forme des portes NAND, NOR et Buffer respectivement, et que chacune de ces portes individuelles peut être connectée pour former des circuits de logique combinatoire plus complexes.
Il a également été mentionné qu’en électronique numérique, les portes NAND et NOR peuvent être classées comme des portes universelles, car elles peuvent être utilisées pour construire n’importe quel autre type de porte. En fait, n’importe quel circuit combinatoire peut être construit en n’utilisant que des portes NAND ou NOR à deux ou trois entrées. Nous avons aussi appris que les portes NOT et les Buffers sont des dispositifs à entrée unique qui peuvent également avoir une sortie haute impédance tri-état, qui peut être utilisée pour contrôler le flux de données sur un câble de bus de données commun.
Les portes logiques numériques peuvent être fabriquées à partir de composants discrets tels que résistances, transistors et diodes pour former des circuits RTL (logique résistance-transistor) ou DTL (logique diode-transistor), mais les circuits intégrés numériques modernes de la série 74xxx sont fabriqués à l’aide de TTL (logique transistor-transistor) basé sur la technologie des transistors bipolaires NPN, ou la logique de transistor MOSFET CMOS beaucoup plus rapide et à faible consommation utilisée dans les puces logiques 74Cxxx, 74HCxxx, 74ACxxx et 4000.
Les huit portes logiques numériques standard sont résumées ci-dessous avec leurs tableaux de vérité correspondants.
Porte logique standard
Porte logique AND
| Symbole | Table de vérité | ||
Porte logique AND numérique à 2 entrées
|
B | A | Q |
| 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 1 | |
| Expression booléenne Q = A.B | Se lit comme A AND B donne Q | ||
Porte logique OR
| Symbole | Table de vérité | ||
|
B | A | Q |
| 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 1 | |
| Expression booléenne Q = A + B | Se lit comme A OR B donne Q | ||
Porte logique inversant
Porte logique NAND
| Symbole | Table de vérité | ||
|
B | A | Q |
| 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 0 | |
| Expression booléenne Q = A . B | Se lit comme A AND B donne NOT Q | ||
Porte logique NOR
| Symbole | Table de vérité | ||
|
B | A | Q |
| 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 0 | |
| Expression booléenne Q = A + B | Se lit comme A OR B donne NOT Q | ||
Porte logique exclusive
Porte logique exclusive-OR (Ex-OR)
| Symbole | Table de vérité | ||
|
B | A | Q |
| 0 | 0 | 0 | |
| 0 | 1 | 1 | |
| 1 | 0 | 1 | |
| 1 | 1 | 0 | |
| Expression booléenne Q = A ⊕ B | Se lit comme A OR B mais pas LES DEUX donne Q (impair) | ||
Porte logique exclusive-NOR (Ex-NOR)
| Symbole | Table de vérité | ||
|
B | A | Q |
| 0 | 0 | 1 | |
| 0 | 1 | 0 | |
| 1 | 0 | 0 | |
| 1 | 1 | 1 | |
| Expression booléenne Q = A ⊕ B | Se lit lorsque A ET B sont IDENTIQUES, donne Q (pair) | ||
Porte logique à entrée unique
Le Buffer hexagonal
| Symbole | Table de vérité | |
|
A | Q |
| 0 | 0 | |
| 1 | 1 | |
| Expression booléenne Q = A | Se lit comme A donne Q | |
La porte NOT (inverseur)
| Symbole | Table de vérité | |
|
A | Q |
| 0 | 1 | |
| 1 | 0 | |
| Expression booléenne Q = non A ou A | Se lit comme l’inverse de A donne Q |
|
Le fonctionnement des Portes logiques numériques ci-dessus et leurs expressions booléennes peuvent être résumés dans un tableau de vérité unique comme montré ci-dessous. Ce tableau de vérité montre la relation entre chaque sortie des principales portes logiques numériques pour chaque combinaison d’entrée possible.
Résumé du tableau de vérité des portes logiques numériques
Le tableau de vérité suivant compare les fonctions logiques des portes logiques à 2 entrées détaillées ci-dessus.
| Entrées | Sorties du tableau de vérité pour chaque porte | ||||||
| B | A | AND | NAND | OR | NOR | EX-OR | EX-NOR |
| 0 | 0 | 0 | 1 | 0 | 1 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 |
| 1 | 1 | 1 | 0 | 1 | 0 | 0 | 1 |
| Tableau de vérité des sorties des portes à entrée unique | ||
| A | NOT | Buffer |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 1 |
Résistances de tirage vers le haut et vers le bas
Un dernier point à retenir lors de la connexion des portes logiques numériques pour produire des circuits logiques, toutes les entrées « non-utilisées » des portes doivent être directement connectées soit à un niveau logique « 1 », soit à un niveau logique « 0 » grâce à une résistance de tirage « Pull-up » ou « Pull-down » appropriée (par exemple, une résistance de 1kΩ) pour produire un signal logique fixe. Cela empêchera l’entrée non utilisée de la porte de « flotter » et de provoquer des commutations indésirables de la porte et du circuit.
En plus d’utiliser des résistances de tirage vers le haut ou vers le bas pour empêcher les portes logiques non utilisées de flotter, les entrées libres des portes et des verrous peuvent également être connectées ensemble ou connectées aux portes restantes ou libres dans un seul package IC comme montré.
