Cổng logic (logic gate) là các khối xây dựng cơ bản của mạch điện tử số, đóng vai trò then chốt trong việc thực hiện các phép toán logic cơ bản. Được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống vi xử lý, vi điều khiển và các mạch số, cổng logic giúp xử lý và điều khiển tín hiệu điện tử theo những quy tắc logic nhất định. Mỗi loại cổng logic, từ AND, OR, NOT đến NAND, NOR, XOR và XNOR, đều có những chức năng và ứng dụng riêng biệt, góp phần tạo nên các hệ thống phức tạp hơn như bộ nhớ, bộ xử lý và các thiết bị kỹ thuật số khác.
Trong bài viết này, chúng ta sẽ khám phá chi tiết về các loại cổng logic, cấu tạo, nguyên lý hoạt động và ứng dụng của chúng trong các mạch điện tử.
Cổng logic, hay còn được gọi là logic gate, là một mạch điện được thiết kế để thực hiện các phép toán logic theo hàm Boole. Mỗi cổng logic nhận đầu vào từ một hoặc nhiều tín hiệu logic và tạo ra một đầu ra duy nhất, dựa trên một quy tắc logic nhất định.
Trong thực tế, các tín hiệu logic thường được biểu diễn bằng các đại lượng vật lý như dòng điện, điện áp, áp suất, v.v. Các tín hiệu này có thể có hai trạng thái: '1' hoặc '0'.
Các cổng logic chủ yếu được sử dụng để thực hiện các chức năng logic đơn giản nhất nhằm tạo ra các hàm logic cơ bản như AND, OR, và NOT. Mỗi cổng logic có thể có nhiều đầu vào và chỉ một đầu ra, và đầu ra được xác định dựa trên kết hợp các đầu vào.
Cổng logic có thể được tạo ra bằng nhiều công nghệ khác nhau như lưỡng cực, MOS, và thường được tích hợp vào vi mạch tích hợp (IC). Chúng được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng vi xử lý, vi điều khiển, hệ thống nhúng, và các mạch điện và điện tử khác.
Đặc điểm: Chỉ có một đầu vào và một đầu ra.
Chức năng: Nó đảo ngược giá trị logic của đầu vào. Nếu đầu vào là logic 1, đầu ra sẽ là logic 0 và ngược lại.
Đặc điểm: Có hai hoặc nhiều hơn đầu vào, nhưng chỉ có một đầu ra.
Chức năng: Đầu ra sẽ là logic 1 chỉ khi tất cả các đầu vào đều là logic 1. Nếu có ít nhất một đầu vào là logic 0, đầu ra sẽ là logic 0.
Đặc điểm: Có hai hoặc nhiều hơn đầu vào, nhưng chỉ có một đầu ra.
Chức năng: Đầu ra sẽ là logic 1 khi ít nhất một trong các đầu vào là logic 1. Chỉ khi tất cả các đầu vào đều là logic 0, đầu ra mới là logic 0.
Đặc điểm: Có hai hoặc nhiều hơn đầu vào, nhưng chỉ có một đầu ra.
Chức năng: Ngược lại với cổng AND, đầu ra sẽ là logic 0 chỉ khi tất cả các đầu vào đều là logic 1. Trong trường hợp còn lại, đầu ra sẽ là logic 1.
Đặc điểm: Có hai hoặc nhiều hơn đầu vào, nhưng chỉ có một đầu ra.
Chức năng: Ngược lại với cổng OR, đầu ra sẽ là logic 0 chỉ khi tất cả các đầu vào đều là logic 0. Trong trường hợp còn lại, đầu ra sẽ là logic 1.
Đặc điểm: Có hai hoặc nhiều hơn đầu vào, nhưng chỉ có một đầu ra.
Chức năng: Đầu ra sẽ là logic 1 khi và chỉ khi một trong hai đầu vào là logic 1. Trong các trường hợp khác, đầu ra sẽ là logic 0.
