معلومات عن البوابات المنطقية مختصرة

موضوعنا اليوم سوف يكون حول البوابات المنطقية، ولمن لا يعلم ما هي البوابات المنطقية تلك فهي بكل بساطة عبارة عن عنصر إلكتروني رقمي والذي يتم تنفيذه ويكون تابع منطقي معين.

فما هي تلك البوابات المنطقية بكل تفاصيلها ومما تتكون، وأفضل التعريفات لها مع مجموعة من المعلومات وهذا ما سوف نتعرف عليه فتابعوا معنا موقعنا المتميز دوماً مقال mqall.org.

البوابات المنطقية

• هي عبارة عن دائرة كهربائية، تحتوي على اثنين من المدخلات وواحدة من المخرجات.
• كذلك في حال اجتياز مجموعة من الاختبارات المحددة، يمكن الدخول إليها بكل سهولة.
• وبالتالي يتم تشبيهها بالحارس الذي يسمح بالدخول لمكان معين، ويعطي الإذن للدخول.
• كذلك تقوم تلك البوابة على أساس، استقبال تيارين كهربائيين عكس بعضهما مع مقارنتهما مع بعضهما البعض.
  • ومن ثم إصدار تيار جديد.
• كما ينشأ بشكل كبير وواضح، وفقاً للمقارنة التي قد تم إجرائها بين التيارين السابقين.
• كذلك المنطق الخاص بتلك البوابات يقوم على السماح بمرور أو عدم مرور البيانات، وبالتالي في حال تم السماح لمرور البيانات تلك.
  • ومن الممكن أن يتم الحصول على خرج منها.
• وأيضاً في حال لم يتم السماح لها يكون لها مستويان من الخرج، وبالتالي نستخلص من هذا إن الخرج الخاص بسماح مرور البيانات.
  • يختلف عن الخرج الخاص بعدم السماح لمرور البيانات.

اقرأ أيضاً: المجالات الكهربائية والمغناطيسية في الفضاء وأهميتها

أنواع البوابات المنطقية

البوابات المنطقية البسيطة

• بوابة الضرب AND الوظيفة الخاصة بتلك البوابة، تعتمد على ضرب المدخلات.
  • حيث تحتوي تلك البوابة على مدخلين أثنين وعلى مخرج واحد.
• وبالتالي حينما تصل قيمة المخرج إلى واحد فقط، فيكون المدخلان لهما القيمة واحد.
• يتم إطلاق اسم الضرب المنطقي، وهي تلك التي تدخل في بناء معظم الدوال المنطقية.
• الجبر البوليني، هو ما يبين طريقة عمل البوابات المنطقية، فهي صيغة للمنطق الرمزي.
• فهي عبارة عن طريقة مختصرة، من أجل إظهار ما يحدث في دائرة منطقية معينة وبالتالي العبارة البولينية تلك.
  • تكون مدخل هام ورئيسي لكلاً من البوابتين OR وNOT.
• بوابة الجمع OR، هي البوابة التي تحتوي على مخرج واحد ومدخلان اثنان والتي تعمل على جمع قيم المدخلات كلها.
  • حتى تكون في النهاية قيمة المخرج واحد.
• وخاصةً في حال كانت القيمة الخاصة بأحد المداخل تساوي واحداً صحيحاً فقط، وهي التي يطلق عليها اسم الجمع المنطقي.
  • وهي التي يتم تمثيلها من خلال عدد من المفاتيح التي يتم توصيلها على التوازي في الدائرة الكهربائية.
• بوابة النفي NOT، وهي واحدة من أبسط البوابات المنطقية وأهم أنواعها وتكون لها مدخل واحد فقط ومخرج واحد فقط.
  • وهي التي تعرف باسم العاكس أو المحول.
• حيث تتم من خلال عكس القيمة من خلال تحويل الصفر إلى واحد، وأيضاً تحويل الواحد إلى صفر.
  • وهي التي يطلق عليها اسم الإتمام.

البوابات المنطقية الأكثر تعقيداً

• بوابة XNOR، هي بوابة تحتوي على مخرج واحد فقط ومدخلان.
• كما يتم تمثيل تلك القيمة عملية النفي، والتي تنتج عن تطبيق بوابة XOR على المدخلات.
• كذلك قيمة الناتج الخاص بتلك العملية تساوي واحداً حينما تتساوي القيم الداخلة.
• بوابة NOR هي بوابة تحتوي على مخرج واحد فقط مع مدخلين اثنين، حيث إن القيمة الخارجة من تلك العملية الخاص بعملة النفي.
• وأيضاً القيمة التي تنشأ عن الجمع مع القيم الداخلة إليها، وهي بوابة منفردة بذاتها وهي التي يتم التعبير عنها من خلال استخدام علامة التكافؤ.
• بجانب بوابة NAND هي البوابة التي تحتوي مخرج واحد فقط ومدخلان اثنان.
  • وهي العملية التي تنتج عن عملية النفي والتي تنتج أيضاً عن بوابة AND.
• حيث إن الأساس وراء تلك العملية، هي الجمع بين العمليتين المنطقيتين وهما AND وNOT.
• ومن الجدير بالذكر إن تلك البوابة هي اختصار لكلمتي NOT، AND وبالتالي تعبر عن عكس كلمة AND.
• بوابة XOR تلك البوابة لها مدخلان اثنان ومخرج واحد فقط، وفي حال كانت القيمة الخاصة بأحد المدخلين تلك تساوي واحد.
  • وليس الاثنان معاً، يكون قيمة الناتج النهائي الخارج منها تساوي واحد فهي البوابة التي تسمى بإسم أيهما وليس كلاهما.

التعبير البوليني لتمثيل المنطقة الدائرية

يمكن الحصول على التعبير البوليني الخاص بأي منطقة دائرية، من خلال أن نبدأ بالمدخلات التي تتواجد في أقصى يسار الدائرة.

حتى تتجه إلى الخرج النهائي الخاص بالدائرة، حيث يتم كتابة الخرج الخاص بكل بوابة.

وبالتالي يمكن الحصول على التعبير البوليني لتلك الدائرة على الشكل التالي:

• التعبير البوليني الخاصة ببوابة AND، والتي يكون لها الدخلان A، B هو AB.
• كذلك التعبير البوليني الخاصة ببوابة AND، والتي يكون لها الدخلان A، C هو AC.
• التعبير البوليني الخاصة ببوابة OR، والتي يكون لها دخلان AB، AC يكون AB + AC.
• وبالتالي الخرج النهائي لتلك الدائرة، يكون على النحو التالي Y = AB + AC.

الدوائر المنطقية التوافقية

• لقد جاءت واحدة من أهم النظريات، وهي نظرية ديمورجان والتي تعد جزء هام وأساسي من الجبر البوليني.
• والتي تعمل على تحويل التعبيرات الجبرية، حيث تعمل على التحويل من وضعية AND الأساسية إلى الوضعية الأخرى OR.
  • مع حذف العلامات الفوقية من المتغيرات المتعددة.
• البوابة NAND، هي عبارة عن بوابة عامة حيث يتم استخدامها بشكل كبير وواضح في تنفيذ عملية العاكس.
  • والتي تتعلق بكلاً من عملية AND، وعملية OR وعملية NOR.
• كذلك البوابة NOR، وهي التي لها علاقة ببوابة NAND حيث تتشابه معها بشكل واضح والتي من الممكن استخدامها.
  • من أجل بناء بوابات عاكسة مثل AND , OR، ولها علاقة أيضاً بعكس بوابة NAND.

نظرية ديمورجان

• النظرية الأولى لديمورجان : A + B = A * B
• كذلك النظرية الثانية لديمورجان : A * B = A + B
• ونستخلص من هذا إن البوابة NOR تكافئ البوابة AND السالبة، أما البوابة NAND.
  • فهي تتكافأ مع البوابة OR السالبة.

قد يهمك: طريقة استخدام الكهرباء بطريقة آمنة

خرائط كارنوف

• وهي عبارة عن خريطة مرئية تلك، والتي تقوم بشرح ووصف التعبيرات الجبرية بشكل سهل ومبسط.
  • حتى يسهل فهمها بشكل كبير.
• وحينما يتم استخدامها بصورة جيدة وسليمة، فيمكن الحصول على التعبير البوليني في أبسط صورة ممكنة.
• من الجدير بالذكر إن استخدام قواعد الجبر البوليني له دور كبير في الإلمام بجميع قواعده.
  • مما يساهم في تبسيط تعبير جبري بسيط وسهل، ومدى القابلية لتطبيق تلك النظرية.
  • وبالتالي استخدام المهارة تلك لها دور كبير في تحليل القواعد تلك وتبسيطها.
• كما إن خريطة كارنوف، لها دور كبير في تماثل جدول الحقيقة.
  • والسبب وراء ذلك ما تعطيه لنا من قيم محتملة لكل المخرجات والمدخلات الخاصة بكل قيمة.
• حيث يتم تنظيم تلك الخرائط، وفقاً لشكل أعمدة وصفوف حيث إنها عباره عن مصفوفة من الخلايا.
• كذلك كل حلية تقوم بتمثيل القيمة الثنائية للتشكيلات الخاصة بالمدخلات، وبالتالي يتم ترتيبها.
  • بطريقة تعمل على جعل الخلايا تلك أكثر بساطة وسهولة.
• مثال على تلك الخرائط حدوث متغيرين فقط هما A , B،  والذي يكون متمم لها A , B  وبالتالي يكون الشكل الخاص بالخرائط تلك.
  • هي أربعة تشكيلات على النحو التالي( 00 – 01 – 10 – 11).

شاهد أيضاً: موضوع تعبير عن القوة الدافعة الكهربية

في النهاية لقد قدمنا لكم مجموعة من البوابات المنطقية، والتي تعد واحدة من أهم الأساسات الخاصة لبناء أي دائرة منطقية.

وأي نظام رقمي أو منطقي مع مجموعة من التفاصيل الخاصة بكل بوابة منهم من البوابات الأساسية والأكثر تعقيداً أيضاً، ونرجو أن تكونوا قد استفدتم منه دمتم بخير.