The XOR lub ekskluzywna bramka OR to specjalny typ bramki logicznej stosowany w elektronice cyfrowej do wykonywania wyłącznej operacji OR. Bramka XOR przyjmuje dwa wejścia i generuje sygnał wyjściowy w zależności od kombinacji dwóch zastosowanych wejść.
W tym artykule wyjaśnimy całość teoria bramki XOR wraz z nim tabela prawdy , Wyrażenie logiczne , symbol logiczny , Schemat obwodu , i więcej.
Spis treści
- Co to jest bramka XOR?
- Budowa bramki XOR z wykorzystaniem tranzystora
- Rozwiązany Przykład bramki XOR
- Zastosowania bramki XOR
- Zalety i wady
Co to jest bramka XOR?
W Elektronika cyfrowa , istnieje obwód logiczny zwany bramką XOR, który pobiera dwa wejścia i generuje wynik będący wynikiem wyłącznej operacji OR wykonywanej na kombinacji wejść. Ta bramka logiczna wytwarza na wyjściu stan wysoki lub logiczną 1, gdy oba wejścia są różne, w przeciwnym razie generuje wyjście logiczne 0.
Działanie bramki XOR
Działanie bramki XOR możemy wyjaśnić w następujący sposób:
Zwraca 1, jeśli liczba logicznych wysokich wejść jest nieparzysta.
jak przekonwertować ciąg na liczbę całkowitą JavaZwraca 0, jeśli liczba logicznych wysokich wejść jest parzysta.
Załóżmy, że mamy dwa wejścia, A i B, a wynik nazywa się X, wówczas wyrażenie wygląda następująco:
Wyrażenie logiczne bramki XOR wygląda następująco:
ciąg do int Java
X = A’B + AB’
Symbol bramki XOR
Symbol logiczny bramki XOR pokazano na poniższym rysunku. Na tym rysunku zmienne A i B reprezentują linie wejściowe i A’B + AB’ jest wyjściem bramki XOR.
Symbol logiczny bramki XOR i tabela prawdy
Tabela prawdy bramy XOR
Tabela prawdy bramki XOR jest podana poniżej. Ta tabela pokazuje związek pomiędzy wejściami i wyjściami bramki XOR. Dostarcza to również informacji o działaniu bramki XOR dla różnych kombinacji wejściowych.
Należy zauważyć, że nie mamy pojedynczej bramki XOR z trzema lub więcej liniami wejściowymi. Istnieją tylko dwie wejściowe bramki XOR. Ale w przypadku, gdy potrzebujemy bramki XOR, która ma więcej niż dwie linie wejściowe, po prostu łączymy wiele dwuwejściowych bramek XOR, aby uzyskać pożądaną bramkę XOR.
Budowa bramki XOR z wykorzystaniem tranzystora
Możemy wdrożyć na wyłączność LUB brama za pomocą tranzystora. Oto obwód pokazujący połączenie różnych elementów obwodu, które są łączone w celu realizacji operacji XOR.
Bramka XOR wykorzystująca tranzystor NPN
Działanie obwodu
Zrozumiemy ten obwód za pomocą różnych scenariuszy wejścia w przypadku 2 wejściowej bramki XOR:
PRZYPADEK I: Gdy oba wejścia mają wartość zerową. (A=0, B=0)
Gdy oba wejścia A i B mają wartość zerową, wówczas tranzystory Q1, Q2, Q4 i Q5 są obwodami otwartymi, więc dioda LED nie będzie się świecić, ponieważ zarówno Q4, jak i Q5 są otwarte, więc ujemny pin diody LED nie jest podłączony do masy.
PRZYPADEK II: Gdy jedno wejście ma stan logiczny wysoki, a drugie logiczny niski (A=1, B=0)
W tym przypadku możemy łatwo zobaczyć, że Q4 działa teraz jako obwód zamknięty. Zatem ujemny pin diody LED jest podłączony do Q3 przez Q4 i ostatecznie jest podłączony do masy, więc w tym przypadku dioda LED będzie się świecić.
witaj świecie z Javą
PRZYPADEK III – Gdy jedno wejście ma stan logiczny wysoki, a drugie logiczny niski (A=0, B=1)
W tym przypadku możemy łatwo zobaczyć, że Q5 działa teraz jako obwód zamknięty. Zatem ujemny pin diody LED jest podłączony do Q3 przez Q5 i ostatecznie jest podłączony do masy, więc w tym przypadku dioda LED będzie się świecić.
PRZYPADEK IV – Gdy oba wejścia są w stanie wysokim logicznym. (A=1, B=1)
W tym przypadku, gdy zarówno A, jak i B mają wysoki poziom logiczny, wówczas tranzystory Q1 i Q2 są również aktywowane, wówczas prąd będzie płynął bezpośrednio ze złącza +5 V do masy przez tranzystory Q1 i Q2 i nie będzie docierał do ścieżki, w której Q3 jest podłączony jako wynik tranzystor Q3 będzie teraz działać jako obwód otwarty i ostatecznie pin ujemny PROWADZONY jest odłączony od masy, więc dioda LED nie będzie się świecić.
równa się metodzie Java
Zastosowania bramki XOR
Oto niektóre zastosowania bramki XOR:
- Szyfrowanie danych: Bramki XOR są wykorzystywane w algorytmach szyfrowania danych. Ponieważ służy do łączenia danych z tajnym kluczem w celu zaszyfrowania go, co bardzo utrudnia złamanie go osobom nieupoważnionym.
- Obwody komparatora: Jest używany w obwodzie komparatora w celu sprawdzenia, czy dwie wartości binarne są równe, czy nie. Jeśli chodzi o ten sam typ wejścia, daje on wyjście 0, a dla różnych wejść daje wyjście 1.
- Dodawanie i odejmowanie binarne: Pomaga w określeniu sumy każdego bitu, a także połączyć go z innymi bramki logiczne do obsługi operacji pożyczkowych.
- Przełącz klapki: W Klapki typu T jest przyzwyczajony do obwodu, który przełącza się z każdym mijającym impulsem zegarowym.
Niektóre inne zastosowania bramek XOR obejmują dekodowanie adresów, bezpieczeństwo i kontrolę dostępu, generowanie liczb losowych, synchronizacja zegara , obwody dzielnika częstotliwości itp.
Zalety i wady bramki XOR
Oto lista zalet i wad bramki XOR podana poniżej:
Zalety bramki XOR
- Pomaga wykryć, czy w sekwencji wejść znajduje się nieparzysta liczba „1”.
- Bramki XOR wykonują wyłączną operację OR, która jest podstawową operacją logika cyfrowa .
Wady bramki XOR
- Bramka XOR jest złożonym obwodem bramki i po podłączeniu jej do używanego przez nas obwodu powoduje zwiększone zużycie energii i złożoność obwodu.
- Prowadzi to do wzrostu opóźnienie propagacji obwodu.
- Wraz ze wzrostem liczby wejść obwód staje się coraz bardziej złożony, co utrudnia konserwację i wykrywanie błędów.
Rozwiązany Przykład bramki XOR
Znajdź pojedynczą liczbę z szeregu liczb, biorąc pod uwagę, że każdy element pojawia się dwukrotnie, z wyjątkiem tego jednego elementu.
Rozwiązanie: Wiemy, że XOR dwóch takich samych bitów daje „0”, więc tutaj możemy zauważyć, że jeśli wykonamy XOR elementy, to każdy element, który wystąpi dwa razy, stanie się „0” i tylko pozostały element będzie naszą odpowiedzią.
Podobnie jak z [7,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6]
Jeśli wykonamy XOR każdy z powyższych elementów, wówczas elementy występujące parzystą liczbę razy dadzą wynik „0”, a elementy występujące nieparzystą liczbę razy dadzą wynik. Ostatecznie otrzymamy 7 na wyjściu, ponieważ tylko ten element występuje tylko raz, a pozostałe elementy występują parzystą liczbę razy.
Wniosek
W tym artykule dowiedzieliśmy się o bramce XOR. Bramka XOR przyjmuje wartości logiczne jako dane wejściowe i zwraca „1”, jeśli liczba logicznych wysokich wejść jest nieparzysta i zwraca 0, jeśli liczba logicznych wysokich wejść jest parzysta.
W tym artykule wyjaśniono tabelę prawdy, reprezentację symboliczną, rozwiązany przykład i zastosowania, które pomagają w lepszym zrozumieniu artykułu.
rozmiar Pythona
Brama XOR – często zadawane pytania
Czy bramka XOR jest uniwersalną bramką logiczną?
Żadna bramka XOR nie jest uniwersalną bramką logiczną, jednakże można ją zrealizować za pomocą uniwersalnych bramek logicznych.
Dlaczego XOR i XNOR to specjalne bramy?
Bramki XOR i XNOR są wyjątkowe, ponieważ wykonywać ekskluzywne operacje niezbędne do wykrywania błędów, korekcji i arytmetyki binarnej, co czyni je podstawą logiki cyfrowej i informatyki.
Co to jest XOR dla 2 wejść?
Dla 2 wejść an XOR (wyłączne OR) bramka wyprowadza 1 wtedy i tylko wtedy, gdy jedno z wejść ma wartość 1, a drugie 0. Jeśli oba wejścia są takie same, wyjście wynosi 0.
Jaki jest symbol XOR?
Symbolem wyłącznego OR(XOR) jest ⊕.
Czy XOR może mieć 4 wejścia?
Tak, bramka XOR może mieć więcej niż dwa wejścia. W przypadku A 4-wejściowa bramka XOR, wyjście wynosi 1, jeśli nieparzysta liczba wejść wynosi 1. Jeśli liczba jedynek na wejściach jest parzysta, wyjście będzie wynosić 0.
Czy bramek XOR można używać do dodawania i odejmowania?
Tak, bramek XOR można używać do dodawania i odejmowania binarnego w połączeniu z innymi bramkami logicznymi i obwodami przenoszenia. Są niezbędnymi składnikami binarnych operacji arytmetycznych.
Jak zachowują się bramki XOR w kontekście logiki binarnej i tablic prawdy?
Bramki XOR zachowują się podobnie do dodawania binarnego modulo 2 (bitowe wyłączne OR) i służą do porównywania danych binarnych i manipulowania nimi.