Logic Gates 101

Les portes logiques sont à la base de l’électronique moderne. Ces minuscules circuits effectuent des opérations logiques de base telles que AND, OR et NOT, aidant à traiter et à prendre des décisions dans les systèmes numériques.

Dans ce guide, vous apprendrez ce que sont les portes logiques, comment elles fonctionnent et pourquoi elles sont essentielles à la conception de circuits.

Parfaite pour les débutants, cette introduction vous aidera à faire vos premiers pas !

Ça a l’air dur (ça l’est !), mais avec le temps et la pratique, vous reconnaîtrez le circuit naturellement !

Intro

Ce guide est ennuyeux et verbeux ! Pourtant, ce sont les bases de l’électronique depuis les années 50 jusqu’à nos jours.

Vous imaginerez les portes logiques comme un moyen de raconter une histoire : 

L’histoire du royaume logique

Il était une fois, dans le Royaume Logique, il y avait quatre sorciers puissants : NOT, AND, OR et XOR. Ils vivaient en harmonie, aidant les citoyens à résoudre les problèmes et à prendre des décisions dans leur vie quotidienne. Chaque sorcier avait des pouvoirs uniques et une façon de penser distincte.

Le problème de la lampe mystérieuse

Un jour, les habitants de la ville sont venus voir les sorciers avec un problème particulier. Une lampe magique dans le château ne fonctionnait pas correctement. Le roi déclara : « La lampe ne doit s’allumer que dans de bonnes conditions. Aidez-nous à déterminer quand il devrait briller !

Les sorciers se rassemblèrent pour écouter les règles du roi

NOT : « La lampe ne doit pas s’allumer si la pièce est déjà éclairée. »
AND : « Il ne devrait s’allumer que si l’appareil est sous tension et que l’interrupteur est enfoncé. »
OR : « Il peut également s’allumer si l’interrupteur d’urgence est allumé ou si l’interrupteur principal est allumé. »
XOR : « Mais il ne devrait NOT s’allumer si les deux interrupteurs sont allumés en même temps, cela perturbe la lampe ! »

Les contributions des Wizards

NOT a pris la parole en premier. Il agita son bâton et déclara : « Si la pièce est éclairée, la lampe restera éteinte. » La foule a hoché la tête en signe de compréhension, car NOT a toujours fait les choses à l’opposé.

Ensuite, AND s’avança. « Même si la pièce est sombre, la lampe ne s’allume pas à moins que l’appareil ne soit sous tension et que l’interrupteur principal ne soit pas enfoncé », a-t-il expliqué. Il était strict et n’autorisait des actions que lorsque tout allait bien.

Puis est venu OR, qui était plus souple. « Si l’interrupteur d’urgence OR l’interrupteur principal est allumé, la lampe peut s’allumer », a-t-il déclaré. OR adorait donner plusieurs options et trouver au moins une façon de faire fonctionner les choses.

Finalement, l’intelligent XOR s’est avancé. « Mais attention ! Si les deux interrupteurs sont allumés en même temps, la lampe ne doit NOT s’allumer – c’est l’un ou l’autre, pas les deux ! Son pouvoir était subtil mais essentiel pour éviter toute confusion.

La solution

Les sorciers ont combiné leurs pouvoirs :

Tout d’abord, NOT s’est assuré que la lampe ne s’allumerait pas si la pièce était déjà éclairée.
Ensuite, AND s’est assuré que l’alimentation et l’interrupteur principal étaient prêts.
OR a donné de la flexibilité, permettant à l’interrupteur d’urgence d’activer également la lampe.
XOR a empêché la lampe de mal se comporter lorsque les deux interrupteurs étaient allumés.

Le roi était ravi, et la lampe obéissait maintenant à la logique parfaite.
C’est ainsi que NOT, AND, OR et XOR sont devenus des héros, célébrés pour leur sagesse et leur capacité à apporter de la clarté dans le chaos.

Tampon (commutation automatique)

C’est une diode. La porte tampon est une porte logique simple qui n’a qu’un seul but : transmettre son signal d’entrée à sa sortie sans changement. Il n’inverse pas, ne modifie pas et ne traite pas le signal, il s’assure simplement que le signal reste fort et étable . Avec lui, pas de short !

L’interrupteur automatique est très important pour arrêter le flux d’énergie pour aller dans le « mauvais sens ». Cela empêchera le courant de « revenir ». 

Bien que cela puisse sembler redondant, les portes tampons sont utiles pour :

+ Renforcement du signal : les tampons amplifient les signaux faibles pour s’assurer qu’ils peuvent parcourir de plus longues distances ou piloter plusieurs composants sans dégradation

+ Isolation du signal : Ils isolent les parties d’un circuit pour éviter les interférences ou les interactions involontaires

En savoir plus sur le basculement automatique

C’est sur un autre post : Comment utiliser un commutateur automatique

NOT (onduleur)

Une porte NOT est l’une des portes logiques les plus simples de l’électronique numérique. On l’appelle aussi un onduleur parce qu’il inverse le signal d’entrée.

RESET avec une porte NOT

Dans la boîte rouge en bas à gauche, il y a ce que j’appelle un circuit RESET. Il s’agit simplement de deux parties : 

un bouton (à gauche) et un onduleur (à droite). Il est connecté à l’alimentation principale (en bas) et en haut, il fournit le courant au reste du circuit. Toute l’énergie délivrée au reste du circuit passe par celui-ci.

Lorsque vous appuyez sur le bouton, l’alimentation est coupée pendant un bref instant (un tick) et effacez le circuit complet. C’est une RÉINITIALISATION

OR

L’objectif d’une porte OR est simple : elle émet le flux d’énergie (lumière allumée) si quelconque de ses entrées (interrupteurs muraux ici) sont allumées. 

C’est comme une règle qui dit : « Si A, B ou C est vrai (ouvert), la sortie est vraie. » 

NOR

Une porte NOR est une combinaison d’une porte OR suivie d’une porte NOT. Il produit le résultat opposé (inversé) d’une porte OR

Pensez à un système où une lumière ne s’allume que lorsque ni des trois interrupteurs est activé. Si l’un des interrupteurs est actionné, la lumière s’éteint.

La porte NOR est puissante en raison de sa polyvalence et de son rôle dans la simplification de la conception de circuits !

AND

Une porte AND est une porte logique de base qui génère 1 (HIGH) uniquement lorsque toutes ses entrées sont 1 (HIGH). Si une entrée est 0 (LOW), la sortie sera 0 (LOW).
Oui, nous avons commencé à parler en :) binaire

En d’autres termes, si tout les interrupteurs sont allumés, alors le voyant est allumé. Si l’un d’eux est éteint, la lumière s’éteint.

C’est mon préféré :) 

AND avec 4 portes de garage

Portail AND avec 3 interrupteurs pour ouvrir ou fermer les portes de garage.

Chaque interrupteur a reçu une lampe pour tester le circuit et suivre le flux d’énergie. Vert pour les interrupteurs muraux, rose pour l’état de la porte AND, et jaune pour le résultat (également appelé « Q »)

+ Si une seule porte est ouvrir (1, 2 ou 3), then la quatrième porte est ouvrir (la porte blanche en haut).

+ Si 1 et 2 et 3 sont fermés, then La quatrième porte se fermera.

NAND

Une porte NAND est l’inverse d’une porte AND. Il combine une porte AND avec une porte NOT pour inverser la sortie

Imaginez un système où une alarme d’avertissement ne devrait rester silencieuse que si les deux conditions sont remplies (par exemple, la porte est fermée et aucun capteur de proximité n’est activé). Si l’une ou l’autre des conditions s’écarte, l’alarme retentit.

XOR

Une porte XOR (porte OR exclusive) est une porte logique qui émet HIGH (1) si exactement l’une de ses entrées est HIGH (1). Il diffère d’une porte OR standard car il exclut le cas où les deux entrées sont HIGH (1)

Imaginez une lumière contrôlée par deux interrupteurs, mais le La lumière ne s’allume que lorsqu’un interrupteur est actionné , pas les deux. Si les deux interrupteurs sont éteints ou allumés, la lumière reste éteinte

XOR pour ouvrir une porte de loot

Nous utilisons un XOR pour ouvrir une porte électrique lorsque vous gagnez l’une des deux parties, mais pas les deux
En savoir plus à propos de cet exemple XOR

XNOR

Une porte XNOR (porte NOR exclusive) est le complément d’une porte XOR. Il affiche HIGH (1) si les entrées sont identiques (0 ou 1). Si les entrées sont différentes, la sortie est LOW (0).

Imaginez une serrure numérique qui ne s’ouvre que lorsque deux entrées (comme les codes PIN) correspondent. Si les entrées sont identiques, la serrure s’ouvre. S’ils diffèrent, il reste verrouillé.

IMPLY

Une porte IMPLY (ou porte d’implication) est une porte logique moins courante mais intéressante qui modélise l’implication logique. Il n’émet LOW (0) que lorsque la première entrée (appelée l’antécédent) est TRUE (1) et que la deuxième entrée (appelée la conséquente) est FALSE (0). Dans tous les autres cas, le rendement est ÉLEVÉ (1).

Considérez une règle comme : S’il pleut (A), alors je porterai un parapluie (B).
Si A, alors B (ou A → B).

Oui je sais. Ce n’est pas très utile dans No Man's Sky :)

IMPECCABLE

La porte NIMPLY (également connue sous le nom de porte d’implication NOT ou implication négée) est la forme négée de la porte IMPLY.

S’il ne pleut pas (A), alors je ne porte pas de parapluie (B)

Encore moins utile en NMS, mais qui sait ? ^^

MUX et DEMUX sont dans un autre article  

Source principale : No Man's Sky wiki

Visite de l’école de technologie No Man’s Sky (à Euclide)