論理ゲートは、2 つ以上の入力関数の出力をバイナリ形式で決定する小型のデジタル スイッチング回路です。論理「1」は本質的に「True」または「High」を意味し、論理「0」は本質的に「False」または「Low」を意味します。さまざまな論理演算に基づいて、出力は異なります。論理ゲートには多くの入力がありますが、出力は 1 つだけです。各論理ゲートには、入力と出力のすべての組み合わせを表す独自の真理値表があります。
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目次
ANDゲートとは何ですか?
ANDゲートが基本 論理ゲート バイナリ入力の論理積を実行します。 AND 演算は、1 と 0 の標準的な乗算と同じ方法で実行されます。 AND ゲートは、回路の入力に対して AND 演算を実行する論理回路です。すべての入力が 1 の場合、AND ゲートは 1 を出力し、それ以外の場合は 0 を出力します。ドット (.) は AND 演算を示します。
ANDゲートの動作
AND ゲートは値を入力として受け取り、次の値を返します。
すべての入力が 1 の場合、1 を返します。
すべての入力が 1 でない場合は 0 を返します。
AND ゲートの式は次のとおりです。
A と B という 2 つの入力があり、出力が X であるとすると、式は次のようになります。
X = (A . B)
AND ゲートの種類
AND ゲートには入力数に応じて 2 つのタイプがあります。
2入力ANDゲート
2 つの入力が必要で、真理値表には 2 つの入力が含まれます。2= 4 つの可能な組み合わせ。 2入力ANDゲートの真理値表は以下のとおりです。
スイッチJava
X= あ ⋅ B
3入力ANDゲート
入力が 3 つあり、出力は 1 つだけです。 2つあります3= 入力と出力の 8 つの組み合わせ。
X= あ ⋅ B ⋅ C
ANDゲートの記号
以下に AND ゲートのシンボルを示します。A と B は 2 つの入力を表します。 AND ゲートは、入力に対して論理 AND 演算を実行します。出力は、AND ゲート シンボルの下部から伸びる線で表されます。
真理値表付き AND ゲート
ANDゲートの真理値表
与えられた真理値表では、入力 A と B の両方が 0 の場合、出力は 0 になります。入力 A または B のどちらかが 0 で、もう一方が 1 の場合、出力は 0 になります。入力 A と B の両方が 1 の場合のみ、出力は 0 になります。この動作は AND ゲートの論理演算を反映しており、すべての入力が true (1) の場合にのみ出力が true (1) になります。
3入力ANDゲート
トランジスタで見るANDゲート
AND ゲートは、デジタル論理回路の主要な構成要素の 1 つです。その動作はトランジスタの概念でも説明できます。
トランジスタによる AND ゲートの表現
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上の図では、 トランジスタ スイッチとして機能します。コレクタ端子に電圧を印加すると、ベース端子電圧が0とコレクタ電圧の間にあるとき、電圧はエミッタ端子に到達します。
両方の入力が 0 の場合の例を見てみましょう。トランジスタ Q1 のコレクタ端子を通じて電圧が供給されると、ベース端子の値が 0 であるため、エミッタ端子には入力値が入力されません。同様に、Q1 のエミッタはトランジスタ Q1 のコレクタに接続されます。トランジスタ Q2 は電流も電圧も供給しません。したがって、トランジスタ 2 のエミッタ出力は 0 となり、その結果、最終出力 (Q) も 0 になります。
ANDゲートの応用例
- 次のような複雑な回路を設計するために使用されます。 加算器 、乗数など。
- 交通信号システムの制御に使用されます。例: 道路がすべて空いている場合、青信号を点灯する必要があります。
- セキュリティシステムで使用でき、AND ゲートを使用して、大量の警報が発生した場合にアラームを作動させることができます。 センサー 操作されています。
- エラー検出およびエラー訂正技術に使用できます。
ANDゲートのメリット
- 論理積演算を行います。つまり、すべての入力が「1」の場合、出力「1」が生成されます。
- 他の複雑な論理ゲートと比較して消費電力が低くなります。
- を使用して実装するのは非常に簡単です CMOS 、TTL など。
ANDゲートのデメリット
- AND ゲートの出力範囲は限られています。これは、すべての入力が高い場合に高い出力が得られ、それ以外の場合は低い出力が得られることを意味します。
- これにより伝播遅延が発生し、同期の問題が発生する可能性があります。
解決例
ある人がホームセキュリティシステムを構築したいと考えています。ロジックは、ドアが開いていてモーション センサーによって動きが検出されると、アラームが鳴り始める必要があるというものです。どのようなロジックを構築する必要があり、どのロジック ゲートを使用できるでしょうか?
解決： 真理値表テーブルを作成しましょう。
ドアのステータスが開いているときは「1」、閉じているときは「0」であると仮定します。
また、モーションセンサーのステータスは、モーションが検出された場合は「1」、それ以外の場合は「0」になります。
| ステータス別 | モーションセンサーのステータス | 出力 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 二分探索Python |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 順番に |
質問によると、ドアが開いていて動きが検出されたときに警報を開始する必要があるとのことです。したがって、上の表にあるように、AND ゲートを使用してこれを実装できます。
ドアが開いていて動きが検出されない場合と同様に、残りの場合もアラームはトリガーされません。
結論
この記事では、AND ゲートを通過し、その型とその演算を確認し、そのシンボルと真理値表も確認し、また、その利点と欠点、および解決例を含むアプリケーションを確認しました。
AND ゲート – よくある質問
AND ゲートを使用して、OR や NOT などの他の論理演算を実行できますか?
いいえ、AND ゲートだけでは OR または NOT ゲートの演算を実行できません。他のゲートと組み合わせて操作を実行できます。
AND ゲートの入力に異なる電圧レベルを設定できますか?
いいえ、AND ゲートに異なる電圧レベルを設定することはできません。適切な高電圧または低電圧が必要です。これが存在しない場合、AND ゲートは正しく動作しません。
AND ゲートを使用して 2 進算術の乗算をシミュレートできますか?
はい、AND ゲートを使用して 2 進乗算を実行できます。ロジックは実際の乗算の概念を使用して作成できます。