Les portes logiques sont l'un des sujets les plus importants en électronique, en particulier en électronique numérique. Le concept de portes logiques repose sur le concept de fonctions booléennes. Les portes logiques prennent une ou plusieurs valeurs binaires en entrée et renvoient une valeur binaire en sortie après avoir effectué le calcul logique sur celles-ci. Il existe plusieurs types de GATE disponibles dans l'électronique numérique, certains d'entre eux sont connus sous le nom de portes de base et d'autres sont connus sous le nom de portes universelles.

UN porte NAND entre dans la catégorie des portes universelles car la porte NAND peut implémenter n'importe quelle fonction booléenne sans l'aide de portes de base et également calculer les résultats des entrées logiques sans l'aide d'aucune autre porte logique.

Table des matières

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• Qu'est-ce qu'une porte logique ?
• 
  Symbole de la porte ET
• Table de vérité de la porte ET
• Porte NAND en termes de transistor
• Applications de la porte NAND
• Avantages de la porte NAND
• Inconvénients de la porte NAND

Qu’est-ce que la porte NAND ?

Les portes logiques sont de petits circuits de commutation numérique qui déterminent la sortie de deux ou plusieurs fonctions booléennes entrées au format binaire. Logique 1 signifie Vrai ou Élevé par nature, tandis que Logique 0 signifie Faux ou Faible par nature. Basé sur différentes opérations logiques, le résultat diffère. Il peut y avoir plusieurs entrées dans une porte logique mais il n'y aura qu'une seule sortie. Chaque porte logique possède sa propre table de vérité qui représente toutes les combinaisons d'entrée et de sortie.

La porte NAND, également connue sous le nom de porte Non-ET, fait exactement le contraire ou le complément de la porte ET.

Fonctionnement de la porte ET

NAND Gate prend des valeurs booléennes en entrée et renvoie :

• Renvoie 1, si toutes les entrées sont 0 ou alternatives (ce qui signifie que l'une est 0 et l'autre est 1 ou vice versa).
• Renvoie 0, si toutes les entrées sont 1

Le Expression booléenne de la porte NAND est la suivante –

Supposons que nous ayons deux entrées, A et B et que la sortie s'appelle X, alors l'expression est -

X = (A.B)'

Types de portes NAND

Il existe deux types de portes NAND, basées sur le nombre d'entrées

• Porte NAND à 2 entrées
• Porte NAND à 3 entrées

Porte NAND à 2 entrées

C'est la forme la plus simple de porte NAND qui prend deux entrées et renvoie la sortie. Il ya deux²= 4 combinaisons d'entrée et de sortie.

Porte NAND à trois entrées

Comme son nom l’indique, il possède trois entrées et une seule sortie. Il ya deux³= 8 combinaisons d'entrée et de sortie.

Symbole de la porte ET

Ci-dessous se trouve le symbole de la porte NAND, A et B représentent les deux entrées. La porte NAND effectue l'opération logique NAND sur les entrées. La sortie est représentée par la ligne s'étendant du bas du symbole de la porte NAND.

Le table de vérité de la porte NAND à deux entrées est la suivante -

Porte NAND

Table de vérité de la porte ET

Dans la table de vérité donnée, il renvoie 1, si toutes les entrées sont 0 ou alternatives (ce qui signifie que l'une est 0 et l'autre est 1 ou vice versa). sinon, renvoie 0, si toutes les entrées sont 1.

Porte NAND à 3 entrées

Porte NAND en termes de transistor

La porte NAND est l’un des principaux éléments constitutifs des circuits logiques numériques. Son fonctionnement peut également s'expliquer via la notion de transistors. Les transistors sont un type de semi-conducteur appareils principalement utilisés pour amplifier ou commuter des signaux électroniques.

Porte NAND en termes de transistor

Fonctionnement du circuit

Ici, dans le diagramme ci-dessus, il y a deux transistors nommés Q1 et Q2, qui sont connectés dans une configuration en série. La borne collectrice de Q1 est connectée à Vcc ainsi qu'à la borne de sortie. L'émetteur de Q1 est connecté au collecteur de Q2, qui réalise la connexion en configuration série. L'émetteur de Q2 est connecté à la masse qui complète l'ensemble du circuit.

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Prenons un cas où les entrées A et B sont à 0. Dans ce cas, le transistor agira comme un interrupteur et terminera la connexion entre le collecteur et l'émetteur. Lorsque l'alimentation 5 V est activée, elle atteint la borne collecteur directement du premier transistor. La borne du collecteur est connectée à la sortie, donc l'alimentation 5 V va directement à la sortie. Par conséquent, le résultat sera ÉLEVÉ.

Applications de la porte NAND

• Portail universel : La porte NAND est appelée porte universelle car toutes les portes logiques de base peuvent être formées en les utilisant.
• Utilisé pour stocker des données : Les portes NAND sont utilisées pour créer des éléments tels que des bascules et des verrous, qui constituent un élément clé du stockage des données.
• La logique arithmétique: Les portes NAND sont largement utilisées dans les unités arithmétiques et logiques (ALU) d'un appareil informatique pour effectuer des opérations telles que l'addition, la soustraction, etc.
• Utilisé dans le décodeur et l'encodeur : Les portes NAND sont également utilisées dans les circuits décodeurs et encodeurs pour convertir un code binaire en un ensemble de signaux numériques et vice versa.
• Utilisé dans les multiplexeurs et démultiplexeurs : Les portes NAND sont utilisées dans les multiplexeurs pour décider quel itinéraire un signal doit emprunter pour atteindre une seule sortie. Le démultiplexeur fait exactement le contraire.
• Générateurs d'horloge : Portes NAND utilisées dans les générateurs d'horloge pour générer des signaux d'horloge qui synchronisent diverses opérations dans le circuit numérique.
• Opérations logiques : Les portes NAND sont également utilisées pour mettre en œuvre diverses opérations logiques.

Avantages de la porte NAND

• C'est une porte universelle : La porte NAND est une porte universelle, elle peut donc être utilisée pour construire n'importe quelle porte logique de base sans utiliser d'autre porte. En outre, il peut résoudre des problèmes logiques complexes.
• Simplifiez les expressions logiques : En utilisant uniquement la porte NAND, nous pouvons simplifier tous les circuits logiques complexes et les représenter de manière plus simple.
• Faibles composants nécessaires : La porte NAND peut représenter n'importe quelle autre porte logique, nous pouvons utiliser des portes NAND pour résoudre des expressions logiques complexes et, par conséquent, un petit nombre de portes NAND sont nécessaires.
• Moins de consommation d'énergie : La mise en œuvre de fonctions logiques à l'aide d'une porte NAND consomme beaucoup moins d'énergie que les autres portes.

Inconvénients de la porte NAND

• Manque de flexibilité : Bien que NAND soit une porte universelle, la mise en œuvre de tous les circuits logiques utilisant une porte NAND peut ne pas toujours donner le résultat le plus optimisé.
• Vitesse: Dans certains cas, l'utilisation de la porte NAND peut entraîner un retard de propagation ; ces expressions logiques peuvent nécessiter la résolution de certaines portes dédiées.

Exemple résolu de porte NAND

Implémentez le circuit donné en utilisant la porte NAND.

Nous avons 4 entrées nommées A, B, C et D. Ici, nous allons exécuter la fonctionnalité de la porte NAND en utilisant 2 portes ET et 1 porte OU.

Et dans la section résultante, nous utiliserons 2 portes NAND et 1 porte OU pour connaître la différence entre la fonctionnalité de AND ate et de la porte NAND.

Schéma

Solution:

Conversion des portes AND et OR en portes NAND et conservation de l'expression booléenne.

Implémentez le circuit donné en utilisant la porte NAND

En conséquence, nous obtenons la sortie : A’B’ + C’D’

Porte NAND – FAQ

Pourquoi la porte NAND est-elle appelée porte universelle ?

La porte NAND est appelée porte universelle car elle peut être utilisée pour former n'importe quelle autre porte logique de base comme ET OU NON sans l'aide d'une autre porte.

En quoi une porte NAND est-elle différente d’une porte ET ?

Lorsque nous inversons la sortie de la porte ET, nous obtenons la porte NAND. Cela signifie que le résultat de la porte ET sera simplement inversé en cas de porte NAND. C'est une forme abrégée de porte NON-ET.

Comment l’opération NON logique est-elle réalisée dans la porte NAND ?

L'opération logique NON est effectuée sur la sortie de la porte ET. La porte NAND est une combinaison de portes ET et NON, où deux entrées ou plus entrent dans la fonction ET et produisent une seule sortie qui est ensuite introduite dans la porte NON qui produit le complément de la sortie.