Logička kapija

Logičko kolo je elektronski sklop sastavljen od prekidačkih elemenata i ima bar jedan ulaz i bar jedan izlaz. Ovakva kola se koriste za obavljanje računa u Bulovoj algebri. Logička kola se mogu konstruisati od ventila, releja, dioda ili optičkih elemenata. Nikola Tesla je prvi zatražio patente za elektromehaničko I (AND) logičko kolo 1899. godine.^[1] Klod Šenon (Claude E. Shannon) je uveo korišćenje Bulove algebre u analizi i dizajnu prekidačkih kola 1937. godine. Volter Bot (Walther Bothe), pronalazač tzv. podudarnih kola, podelio je Nobelovu nagradu za fiziku 1954. godine, za prvo električno I kolo napravljeno 1924. godine.

Prekidačka kola

Elektronska prekidačka kola su praktične realizacije apstraktnih bulovskih ideja. Prvi korak u razumevanju praktičnog kola je uspostavljanje veze između apstraktnih koncepata '1' i '0' (nula — ili bilo koje ime dato za ova dva stanja) i kako su prikazani u realnom, analognom, kolu. Oni su obično predstavljeni kao različiti naponi, mada su ponekad predstavljeni različitim jačinama struja kao u primeru niže.

Referentna tačka za napon mora biti određena unapred, najčešće je to uzemljenje mada se u nekim slučajevima koristi razlika napona. U slučaju uzemljenja, na primer, rasponi dozvoljenih napona se moraju unapred znati. U RS-232 standardu na primer, ovi rasponi su od -15 do -3 V (logičko '1'), i od +3 do +15 V (logička '0').

Nakon ovoga, mora se odrediti tzv. 'logički polaritet'. Na primer, pri interpretiranju značenja opšteprihvaćena je pozitivna logika, gde je najviši napon pridružen logičkoj jedinici (1). Tranzistor-tranzistor logika koristi logiku prema ovakvom dogovoru. Sa druge strane, ranije spomenut RS-232 standard koristi tzv. 'negativnu' logiku.

Realizacija logičkih kola

Logička kola se mogu konstruisati od releja i prekidača. Mada je poluprovodnička elektronska logika prisutna u većini primena, releji i prekidači se još uvek koriste u nekim industrijskim primenama i u nastavne svrhe. U ovom članku, različiti tipovi logičkih kola su ilustrovani sa crtežima njihovih relejskih i prekidačkih implementacija, mada treba imati na umu da su oni električno gledano drugačiji od njihovih poluprovodničkih ekvivalenata o kojima će se kasnije raspravljati.

Tri osnovna tipa logičkih kola realizuju tri osnovne logičke funkcije, a to su I (AND), ILI (OR) i NE (NOT) kolo. Sa ovim kolima je moguće konstruisati druge logičke funkcije, kao što su NI (NAND), NILI (NOR), EKSILI (XOR) i NEKSILI (XNOR). Ova kola ne izgledaju logičan izbor, ali se zbog jednostavnije konstrukcije složenih logičkih izraza baš neka od njih često koriste. Upravo je NI kolo najjednostavnije za realizaciju, odnosno sa tim kolom se konstruišu logički sklopovi koji sadrže najmanje tranzistora i samim tim su najmanje površine poluprovodničke pločice silicijuma. Usput, pomoću NI kola je moguće konstruisati NE kolo, pa i I kolo, a primenom De Morganovih pravila i ILI kolo. Dakle sva složena logička kola (logički izrazi) se mogu realizovati primenom samo jednog, NI osnovnog kola (osnovne funkcije). Takav način obezbeđuje uniformnost i jednostavnost logičkog projektovanja, a programabilna logička polja (PLA) su baš tako realizovana.

I kolo

Prvi primer je I kolo, koja realizuje logičku funkciju čija je tablica istinitosti prikazana na desnoj strani.

Dijagram prekidačkog I kola

ULAZ		IZLAZ
A	B	A I B
0	0	0
1	0	0
0	1	0
1	1	1

Bulovska I funkcija se može implementirati sa dva redno vezana prekidača, A i B, kao što je prikazano na slici levo. Da bi kolo provodilo struju istovremeno oba prekidača (A i B) moraju biti uključena.

ILI kolo

Sledeće važno kolo je ILI kolo koje realizuje logičku funkciju datu sledećom tablicom istinitosti.

Dijagram prekidačkog ILI kola

ULAZ		IZLAZ
A	B	A ILI B
0	0	0
1	0	1
0	1	1
1	1	1

ILI kolo je realizovano sa dva prekidača koja su u paralelnoj vezi tako da se provodnost obezbeđuje ako je makar jedan od prekidača A ili B uključen.