นาย ภูบดินทร์ สมศรี

ลอจิกเกตเป็นอุปกรณ์ที่ทำหน้าที่เป็นตัวสร้างสำหรับวงจรดิจิตอล พวกเขาทำหน้าที่พื้นฐานทางตรรกะที่เป็นพื้นฐานของวงจรดิจิตอล อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ส่วนใหญ่ที่เราใช้ในปัจจุบันจะมีลอจิกเกตรูปแบบหนึ่งอยู่ในนั้น ตัวอย่างเช่น ลอจิกเกตสามารถใช้ในเทคโนโลยีต่างๆ เช่น สมาร์ทโฟน แท็บเล็ต หรือภายในอุปกรณ์หน่วยความจำ

ในวงจร ลอจิกเกตจะตัดสินใจโดยอิงจากสัญญาณดิจิทัลที่มาจากอินพุต ลอจิกเกตส่วนใหญ่มีสองอินพุตและหนึ่งเอาต์พุต ลอจิกเกตขึ้นอยู่กับพีชคณิตบูลีน ในช่วงเวลาใดก็ตาม ทุกเทอร์มินัลจะอยู่ใน หนึ่งในสอง   เงื่อนไขไบนารีเท็จหรือ  จริง เท็จแทน 0 และจริงแทน 1 เอาต์พุตไบนารีจะแตกต่างกันไปตามประเภทของลอจิกเกตที่ใช้และอินพุตที่รวมกัน ลอจิกเกตอาจเปรียบได้กับสวิตช์ไฟ โดยที่ตำแหน่งหนึ่งเอาต์พุตจะปิด — 0 และอีกตำแหน่งหนึ่งเปิดอยู่ — 1 ลอจิกเกตมักใช้ในวงจรรวม (IC)

ลอจิกเกตพื้นฐาน

มีลอจิกเกตพื้นฐานเจ็ดตัว: AND, OR, XOR, NOT, NAND, NOR และ XNOR

และ  | หรือ  | XOR  | ไม่  | NAND  | NOR  | XNOR

The AND gate  มีชื่อเช่นนั้นเพราะถ้า 0 เรียกว่า “เท็จ” และ 1 เรียกว่า “จริง” เกตจะทำงานในลักษณะเดียวกับตัวดำเนินการ “และ” ทางตรรกะ ภาพประกอบและตารางต่อไปนี้แสดงสัญลักษณ์วงจรและชุดลอจิกสำหรับเกท AND (ในสัญลักษณ์ ขั้วอินพุตจะอยู่ด้านซ้ายและขั้วต่อเอาต์พุตอยู่ด้านขวา) เอาต์พุตจะเป็น “จริง” เมื่ออินพุตทั้งสองเป็น “จริง” มิฉะนั้น ผลลัพธ์จะเป็น “เท็จ” กล่าวอีกนัยหนึ่ง เอาต์พุตจะเป็น 1 ก็ต่อเมื่อทั้งอินพุต 1 และ 2 เป็น 1

AND gate

Input 1	Input 2	Output
	1
1
1	1	1

OR gate

Input 1	Input 2	Output
	1	1
1		1
1	1	1

XOR gate

Input 1	Input 2	Output
	1	1
1		1
1	1

Inverter or NOT gate

Input	Output
1
	1

NAND gate

Input 1	Input 2	Output
		1
	1	1
1		1
1	1

NOR gate

Input 1	Input 2	Output
	1
1
1	1

XNOR gate

Input 1	Input 2	Output
		1
	1
1
1	1	1

องค์ประกอบของลอจิกเกต

เงื่อนไขไบนารีสูงหรือต่ำจะแสดงด้วยระดับแรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน สถานะลอจิกของเทอร์มินัลสามารถเปลี่ยนแปลงได้และมักจะเปลี่ยนแปลงเมื่อวงจรประมวลผลข้อมูล ในลอจิกเกตส่วนใหญ่ สถานะต่ำจะอยู่ที่ประมาณศูนย์โวลต์ (0 V) ในขณะที่สถานะสูงจะเป็นบวกประมาณห้าโวลต์ (+5 V)

ลอจิกเกตสามารถทำจาก  ตัวต้านทาน  และทรานซิสเตอร์หรือไดโอด โดยทั่วไปตัวต้านทานสามารถใช้เป็นตัวต้านทานแบบดึงขึ้นหรือดึงลง ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นและดึงลงจะใช้เมื่อมีอินพุตลอจิกเกตที่ไม่ได้ใช้งานเพื่อเชื่อมต่อกับระดับลอจิก 1 หรือ 0 ซึ่งจะป้องกันการสลับเกตที่ผิดพลาด ตัวต้านทานแบบดึงขึ้นเชื่อมต่อกับ Vcc (+5V) และตัวต้านทานแบบดึงลงเชื่อมต่อกับกราวด์ (0 V)

ลอจิกเกตที่ใช้ กันทั่วไปคือ  TTL  และCMOS TTL หรือ Transistor-Transistor Logic, IC จะใช้  ทรานซิสเตอร์ สอง ขั้ว ชนิด NPN และ PNP CMOS หรือ Complementary Metal – Oxide-Silicon, ICs ถูกสร้างขึ้นจาก MOSFET หรือ JFET ชนิด  Field Effect Transistors โดยทั่วไปแล้ว TTL IC อาจถูกระบุว่าเป็นชิปซีรีส์ 7400 ในขณะที่ CMOS ICs มักถูกระบุว่าเป็นชิปซีรีส์ 4000

การสร้าง And Gate ใน Python

ตัวอย่าง

def AND (a, b):
   if a == 1 and b == 1:
      return True
   else:
      return False

# main function
if __name__=='__main__':
   print(AND(0,0))
   print(AND(1,0))
   print(AND(0,1))
   print(AND(1,1))

เอาต์พุต

False
False
False
True

การสร้าง Or Gate ใน Python

ตัวอย่าง

def OR(a, b):
   if a == 1:
      return True
   elif b == 1:
      return True
   else:
      return False
# main function
if __name__=='__main__':
   print(OR(0,0))
   print(OR(1,0))
   print(OR(0,1))
   print(OR(1,1))

เอาต์พุต

False
True
True
True

การสร้าง Not Gate ใน Python

ตัวอย่าง

def NOT(a):
   if(a == 0):
      return 1
   elif(a == 1):
      return 0

# main function
if __name__=='__main__':
   print(OR(0))
   print(OR(1))

เอาต์พุต

True
False

การสร้าง Nand Gate ใน Python

ตัวอย่าง

def NAND (a, b):
   if a == 1 and b == 1:
      return False
   else:
      return True

# main function
if __name__=='__main__':
   print(NAND(0,0))
   print(NAND(1,0))
   print(NAND(0,1))
   print(NAND(1,1))

เอาต์พุต

True
True
True
False

การสร้าง Nor Gate ใน Python

ตัวอย่าง

def NOR(a, b):
   if(a == 0) and (b == 0):
      return True
   elif(a == 0) and (b == 1):
      return False
   elif(a == 1) and (b == 0):
      return False
   elif(a == 1) and (b == 1):
      return False

# main function
if __name__=='__main__':
   print(NOR(0,0))
   print(NOR(1,0))
   print(NOR(0,1))
   print(NOR(1,1))

เอาต์พุต

True
False
False
False