The XOR nebo Exclusive OR Gate je speciální typ logického hradla používaného v digitální elektronice k provádění výhradní operace OR. Brána XOR přijímá dva vstupy a vytváří výstup v závislosti na kombinaci dvou použitých vstupů.
V tomto článku bude vysvětleno úplné teorie brány XOR spolu s jeho pravdivostní tabulka , Booleovský výraz , logický symbol , Kruhový diagram , a více.
Obsah
- Co je XOR Gate?
- Konstrukce brány XOR pomocí tranzistoru
- Řešený příklad brány XOR
- Aplikace XOR Gate
- Výhody a nevýhody
Co je XOR Gate?
v digitální elektronika existuje logický obvod nazývaný XOR Gate, který přijímá dva vstupy a vytváří výstup, který je výsledkem operace výhradního OR prováděného na kombinaci vstupů. Toto logické hradlo vytváří výstup vysoké úrovně nebo logické 1, když jsou oba vstupy odlišné, jinak vytváří výstup logické 0.
Operace brány XOR
Činnost brány XOR můžeme vysvětlit následovně:
Vrátí 1, pokud je počet logického vysokého vstupu lichý.
vrací pole javaVrátí 0, pokud je počet logických vysokých vstupů sudý.
Řekněme, že máme dva vstupy, A a B a výstup se nazývá X, pak výraz je:
Booleovský výraz brány XOR je následující:
řetězec do int java
X = A'B + AB'
Symbol brány XOR
Logický symbol brány XOR je znázorněn na následujícím obrázku. Na tomto obrázku představují proměnné A a B vstupní řádky a A'B + AB' je výstup brány XOR.
Logický symbol brány XOR a tabulka pravdy
Tabulka pravdy brány XOR
Pravdivostní tabulka brány XOR je uvedena níže. Tato tabulka ukazuje vztah mezi vstupy a výstupy brány XOR. To také poskytuje informace o provozu brány XOR pro různé kombinace vstupů.
Je důležité si uvědomit, že nemáme jediné hradlo XOR se třemi nebo více vstupními řádky. Existují pouze dvě vstupní brány XOR. Ale v případě, že potřebujeme hradlo XOR, které má více než dvě vstupní linky, jednoduše zkombinujeme více dvouvstupových hradel XOR, abychom získali požadované hradlo XOR.
Konstrukce brány XOR pomocí tranzistoru
Můžeme implementovat exkluzivní NEBO brána pomocí tranzistoru. Zde je obvod znázorňující připojení různých prvků obvodu, které jsou kombinovány pro implementaci operace XOR.
XOR Gate pomocí NPN tranzistoru
Fungování okruhu
Tento obvod pochopíme pomocí různých scénářů vstupu v případě 2 vstupní brány XOR:
PŘÍPAD I: Když jsou oba vstupy nulové. (A=0, B=0)
Když jsou oba vstupy A a B nulové, pak tranzistory Q1, Q2, Q4 a Q5 jsou přerušený obvod, takže LED nebude svítit, protože oba Q4 a Q5 jsou otevřené, takže záporný kolík LED není spojen se zemí.
PŘÍPAD II: Když jeden vstup je logický vysoký a druhý je logický nízký (A=1, B=0)
V tomto případě můžeme snadno vidět, že Q4 nyní funguje jako uzavřený obvod. Takže záporný kolík LED je připojen k Q3 přes Q4 a nakonec je připojen k zemi, takže v tomto případě bude LED svítit.
PŘÍPAD III – Když jeden vstup je logický vysoký a druhý je logický nízký (A=0, B=1)
V tomto případě snadno vidíme, že Q5 nyní pracuje jako uzavřený obvod. Takže záporný kolík LED je připojen k Q3 přes Q5 a nakonec je připojen k zemi, takže v tomto případě bude LED svítit.
seznamy v Javě
PŘÍPAD IV – Když jsou oba vstupy logické vysoké. (A=1, B=1)
V tomto případě, kdy jsou oba A a B logické vysoké, pak jsou aktivovány také tranzistor Q1 a Q2, pak proud půjde přímo z +5V přechodu k zemi přes tranzistory Q1 a Q2 a nedostane se do cesty, kde je Q3 připojen jako výsledný tranzistor Q3 bude nyní fungovat jako otevřený obvod a nakonec záporný kolík VEDENÝ je odpojen od země, takže LED nebude svítit.
náhodné číslo v java
Aplikace XOR Gate
Zde jsou některé z aplikací brány XOR:
- Šifrování dat: Brány XOR se používají v algoritmech šifrování dat. Protože se používá ke kombinaci dat s tajným klíčem k jejich zakódování, takže je velmi obtížné prolomit neoprávněné osoby.
- Komparační obvody: Používá se v obvodu komparátoru ke kontrole, zda jsou dvě binární hodnoty stejné nebo ne. Pro stejný typ obou vstup dává výstup 0 a pro různé vstupy dává výstup 1.
- Binární sčítání a odčítání: Pomáhá při určování součtu každého bitu a také při kombinaci s ostatními logická hradla zvládnout výpůjční operace.
- Přepnout žabky: v T žabky používá se k obvodu, který se přepíná s každým prošlým hodinovým impulsem.
Některá další použití XOR bran jsou v dekódování adres, zabezpečení a řízení přístupu, generování náhodných čísel, synchronizace hodin obvody frekvenčního děliče atd.
Výhody a nevýhody XOR Gate
Níže je uveden seznam výhod a nevýhod XOR Gate:
Výhody XOR Gate
- Pomáhá zjistit, zda je v sekvenci vstupů lichý počet „1“.
- Brány XOR provádějí výhradní operaci OR, což je základní operace digitální logika .
Nevýhody brány XOR
- XOR gate jsou složité hradlové obvody a po připojení k obvodu, který používáme, způsobuje zvýšenou spotřebu energie a složitost obvodu.
- To vede ke zvýšení šíření zpoždění okruhu.
- Se zvyšujícím se počtem vstupů se obvod stává stále složitějším, což ztěžuje údržbu a detekci chyb.
Řešený příklad brány XOR
Najděte jedno číslo z řady čísel za předpokladu, že každý prvek se objeví dvakrát kromě tohoto jediného prvku.
Řešení: Víme, že XOR dvou stejných bitů dává ‚0‘, takže zde můžeme pozorovat, že pokud XOR prvky provedeme, pak každý prvek, který se vyskytuje dvakrát, se stane ‚0‘ a pouze zbývající prvek bude naší odpovědí.
Jako z [7,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6]
Pokud XORujeme každý z výše uvedených prvků, pak prvky vyskytující se sudý počet časů dají „0“ a prvky vyskytující se lichý počet časů dávají výstup. Nakonec dostaneme 7 jako výstup, protože pouze tento prvek se vyskytuje pouze jednou a ostatní prvky se vyskytují sudý počet.
Závěr
V tomto článku jsme se dozvěděli o bráně XOR. Brána XOR bere booleovské hodnoty jako vstup a vrací „1“, pokud je počet logických vysokých vstupů lichý, a vrací 0, pokud je počet logických vysokých vstupů sudý.
Tento článek vysvětluje pravdivostní tabulku, symbolickou reprezentaci, řešený příklad a aplikace, které pomáhají lépe porozumět článku.
XOR Gate – FAQ
Je brána XOR univerzální logická brána?
Žádné hradlo XOR není univerzální logické hradlo, lze jej však implementovat pomocí univerzálních logických hradel.
Proč jsou XOR a XNOR speciální brány?
Brány XOR a XNOR jsou speciální, protože jsou provádět exkluzivní operace nezbytné pro detekci chyb, opravy a binární aritmetiku, díky čemuž jsou základem digitální logiky a výpočetní techniky.
Co je XOR pro 2 vstupy?
Pro 2 vstupy, an XOR (exkluzivní OR) výstupy brány 1 tehdy a jen tehdy, když jeden ze vstupů je 1 a druhý je 0. Pokud jsou oba vstupy stejné, výstup je 0.
primární žádný kód v javě
Jaký je symbol XOR?
Symbol pro exkluzivní OR(XOR) je ⊕.
Může mít XOR 4 vstupy?
Ano, brána XOR může mít více než dva vstupy. V případě a 4vstupová brána XOR, výstup je 1, pokud je lichý počet vstupů 1. Pokud je počet jedniček na vstupech sudý, výstup bude 0.
Lze hradla XOR použít pro sčítání a odčítání?
Ano, hradla XOR lze použít k provádění binárního sčítání a odčítání v kombinaci s jinými logickými hradly a přenosovými obvody. Jsou nezbytnou součástí binárních aritmetických operací.
Jak se XOR brány chovají z hlediska binární logiky a pravdivostních tabulek?
Hradla XOR vykazují chování podobné binárnímu sčítání modulo 2 (bitový exkluzivní OR) a používají se k porovnávání a manipulaci s binárními daty.