The XOR alebo Exclusive OR Gate je špeciálny typ logického hradla používaného v digitálnej elektronike na vykonávanie exkluzívnej operácie OR. Brána XOR má dva vstupy a vytvára výstup v závislosti od kombinácie dvoch použitých vstupov.

V tomto článku bude vysvetlené úplné teória brány XOR spolu s jeho pravdivostná tabuľka , Booleovský výraz , logický symbol , schému zapojenia , a viac.

Obsah

• Čo je brána XOR?
• Konštrukcia brány XOR pomocou tranzistora
• Vyriešený príklad brány XOR
• Aplikácie XOR Gate
• Výhody a nevýhody

Čo je brána XOR?

In digitálna elektronika existuje logický obvod nazývaný XOR Gate, ktorý prijíma dva vstupy a vytvára výstup, ktorý je výsledkom operácie exkluzívneho OR vykonanej na kombinácii vstupov. Toto logické hradlo vytvára vysoký výstup alebo výstup logickej 1, keď sú oba vstupy rozdielne, inak vytvára výstup logickej 0.

Operácie brány XOR

Činnosť brány XOR môžeme vysvetliť takto:

Vrátenie 1, ak je počet logického vysokého vstupu nepárny.

anakonda vs pytónový had

Vráti 0, ak je počet logického vysokého vstupu párny.

Povedzme, že máme dva vstupy, A a B a výstup sa nazýva X, potom výraz je:

Booleovský výraz brány XOR je nasledujúci:

reťazec na int java

X = A'B + AB'

Symbol brány XOR

Logický symbol brány XOR je znázornený na nasledujúcom obrázku. Na tomto obrázku predstavujú premenné A a B vstupné riadky a A'B + AB' je výstup brány XOR.

Logický symbol brány XOR a tabuľka pravdy

Tabuľka pravdy brány XOR

Pravdivostná tabuľka brány XOR je uvedená nižšie. Táto tabuľka ukazuje vzťah medzi vstupmi a výstupmi brány XOR. Poskytuje tiež informácie o prevádzke brány XOR pre rôzne kombinácie vstupov.

Je dôležité poznamenať, že nemáme jediné XOR hradlo s tromi alebo viacerými vstupnými riadkami. Existujú iba dve vstupné brány XOR. Ale v prípade, že potrebujeme XOR hradlo, ktoré má viac ako dve vstupné linky, jednoducho skombinujeme viacero dvojvstupových XOR brán, aby sme získali požadované XOR hradlo.

Konštrukcia brány XOR pomocou tranzistora

Môžeme implementovať exkluzívne ALEBO brána pomocou tranzistora. Tu je obvod znázorňujúci pripojenie rôznych prvkov obvodu, ktoré sú kombinované na implementáciu operácie XOR.

Brána XOR pomocou tranzistora NPN

Fungovanie okruhu

Tento obvod pochopíme pomocou rôznych scenárov vstupu v prípade 2 vstupnej brány XOR:

PRÍPAD I: Keď sú oba vstupy nulové. (A=0, B=0)

Keď sú oba vstupy A a B nulové tranzistory Q1, Q2, Q4 a Q5 sú otvorený okruh, takže LED nebude svietiť, pretože Q4 aj Q5 sú otvorené, takže záporný kolík LED nie je pripojený k zemi.

PRÍPAD II: Keď jeden vstup je logický vysoký a druhý je logický nízky (A=1, B=0)

V tomto prípade môžeme ľahko vidieť, že Q4 teraz funguje ako uzavretý okruh. Takže záporný kolík LED je pripojený k Q3 cez Q4 a nakoniec je pripojený k zemi, takže v tomto prípade bude LED svietiť.

aktualizovať v SQL pomocou pripojenia

PRÍPAD III – Keď jeden vstup je logický vysoký a druhý je logický nízky (A=0, B=1)

V tomto prípade môžeme ľahko vidieť, že Q5 teraz funguje ako uzavretý okruh. Takže záporný kolík LED je pripojený k Q3 cez Q5 a nakoniec je pripojený k zemi, takže v tomto prípade bude LED svietiť.

PRÍPAD IV – Keď sú oba vstupy logické vysoké. (A=1, B=1)

V tomto prípade, keď sú A aj B logické vysoké, potom sú aktivované aj tranzistor Q1 a Q2, potom prúd pôjde priamo z +5V prechodu na zem cez tranzistory Q1 a Q2 a nedostane sa do cesty, kde je Q3 pripojený ako výsledný tranzistor Q3 bude teraz fungovať ako otvorený obvod a nakoniec záporný kolík LED je odpojený od zeme, takže LED nebude svietiť.

náhodné číslo v jave

Aplikácie XOR Gate

Tu sú niektoré z aplikácií brány XOR:

1. Šifrovanie údajov: Brány XOR sa používajú v algoritmoch šifrovania údajov. Používa sa na kombinovanie údajov s tajným kľúčom na ich zakódovanie, čo veľmi sťažuje prelomenie neoprávneným osobám.
2. Porovnávacie obvody: Používa sa v porovnávacom obvode na kontrolu, či sú dve binárne hodnoty rovnaké alebo nie. Pre rovnaký typ oboch vstup dáva výstup 0 a pre rôzne vstupy dáva výstup 1.
3. Binárne sčítanie a odčítanie: Pomáha pri určovaní súčtu každého bitu a tiež pri kombinácii s ostatnými logické brány na zvládnutie úverových operácií.
4. Prepnúť žabky: In T žabky používa sa na obvod, ktorý sa prepína pri každom prejdenom hodinovom impulze.

Niektoré ďalšie použitia brán XOR sú v oblasti dekódovania adries, zabezpečenia a riadenia prístupu, generovania náhodných čísel, synchronizácia hodín , obvody frekvenčného deliča atď.

Výhody a nevýhody XOR Gate

Nižšie je uvedený zoznam výhod a nevýhod brány XOR:

Výhody brány XOR

• Pomáha zistiť, či je v sekvencii vstupov nepárny počet „1“.
• Brány XOR vykonávajú exkluzívnu operáciu OR, čo je základná operácia digitálna logika .

Nevýhody brány XOR

• Brána XOR sú komplexné hradlové obvody a po ich pripojení k obvodu, ktorý používame, spôsobuje zvýšenú spotrebu energie a zložitosť obvodu.
• Vedie k zvýšeniu oneskorenie šírenia okruhu.
• So zvyšujúcim sa počtom vstupov sa obvod stáva čoraz zložitejším, čo sťažuje údržbu a detekciu chýb.

Vyriešený príklad brány XOR

Nájdite jedno číslo zo série čísel za predpokladu, že každý prvok sa vyskytuje dvakrát okrem tohto jediného prvku.

Riešenie: Vieme, že XOR dvoch rovnakých bitov dáva „0“, takže tu môžeme pozorovať, že ak XOR prvkov vykonáme, potom sa každý prvok, ktorý sa vyskytuje dvakrát, stane „0“ a našou odpoveďou bude iba zostávajúci prvok.

Ako z [7,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6]

Ak XORujeme každý z vyššie uvedených prvkov, potom prvky vyskytujúce sa v párnom počte dávajú „0“ a prvky vyskytujúce sa v nepárnych počtoch dávajú výstup. Nakoniec dostaneme 7 ako výstup, pretože iba tento prvok sa vyskytuje len raz a ostatné prvky sa vyskytujú párne.

Záver

V tomto článku sme sa dozvedeli o bráne XOR. Brána XOR berie booleovské hodnoty ako vstup a vracia „1“, ak je počet logického vysokého vstupu nepárne, a vracia 0, ak je počet logických vysokých vstupov párny.

Tento článok vysvetľuje pravdivostnú tabuľku, symbolickú reprezentáciu, vyriešený príklad a aplikácie, ktoré pomáhajú lepšie porozumieť článku.

Fibonacciho kód java

XOR Gate – často kladené otázky

Je brána XOR univerzálna logická brána?

Žiadne XOR hradlo nie je univerzálne logické hradlo, ale môže byť implementované pomocou univerzálnych logických hradel.

Prečo sú XOR a XNOR špeciálne brány?

Brány XOR a XNOR sú špeciálne, pretože sú vykonávať exkluzívne operácie nevyhnutné pre detekciu chýb, opravu a binárnu aritmetiku, vďaka čomu sú základom digitálnej logiky a výpočtovej techniky.

Čo je XOR pre 2 vstupy?

Pre 2 vstupy an XOR (exkluzívne OR) výstupy brány 1 vtedy a len vtedy, ak je jeden zo vstupov 1 a druhý 0. Ak sú oba vstupy rovnaké, výstup je 0.

Aký je symbol XOR?

Symbol pre exkluzívne OR(XOR) je ⊕.

Môže mať XOR 4 vstupy?

Áno, brána XOR môže mať viac ako dva vstupy. V prípade a 4-vstupová brána XOR, výstup je 1, ak je nepárny počet vstupov 1. Ak je počet 1 na vstupoch párny, výstup bude 0.

Môžu sa XOR brány použiť na sčítanie a odčítanie?

Áno, hradla XOR možno použiť na vykonávanie binárneho sčítania a odčítania v kombinácii s inými logickými hradlami a prenosovými obvodmi. Sú základnými komponentmi v binárnych aritmetických operáciách.

Ako sa správajú brány XOR z hľadiska binárnej logiky a pravdivostných tabuliek?

XOR hradla sa správajú podobne ako binárne sčítanie modulo 2 (bitové exkluzívne OR) a používajú sa na porovnávanie a manipuláciu s binárnymi údajmi.