Logikgatter-Rechner

Logikgatter sind die grundlegenden Entscheidungselemente der Digitalelektronik. Jedes Gatter erhält einen oder mehrere binäre Eingänge, dargestellt durch Null und Eins, und erzeugt nach einer booleschen Regel einen binären Ausgang. In realen Schaltungen entsprechen diese Zustände Spannungsbereichen statt idealen Zahlen. Die binäre Schreibweise erleichtert jedoch die Analyse. Dieser Rechner wertet die sieben gängigen Gattertypen aus und erzeugt die vollständige Wahrheitstabelle der gewählten Operation. Ein AND-Gatter liefert nur dann Eins, wenn beide Eingänge Eins sind. OR liefert Eins, wenn einer oder beide Eingänge Eins sind. NOT ist ein unäres Gatter, das seinen einzigen Eingang invertiert. NAND und NOR negieren AND beziehungsweise OR und liefern daher das Gegenteil der zugrunde liegenden Operation. XOR, das exklusive ODER, liefert Eins, wenn sich die Eingänge unterscheiden. XNOR liefert Eins, wenn sie übereinstimmen, und eignet sich damit als Ein-Bit-Gleichheitsdetektor. Eine Wahrheitstabelle listet alle möglichen Eingangskombinationen und die zugehörigen Ausgänge auf. Zwei binäre Eingänge ergeben vier Kombinationen: Null-Null, Null-Eins, Eins-Null und Eins-Eins. Ein NOT-Gatter mit einem Eingang hat nur zwei Zeilen. Wahrheitstabellen ermöglichen es, Schaltungen systematisch zu prüfen, boolesche Ausdrücke herzuleiten, scheinbar unterschiedliche Entwürfe zu vergleichen und Bedingungen für einen aktiven Ausgang zu finden. Größere Schaltungen lassen sich durch zusätzliche Spalten für Zwischengatter analysieren. NAND und NOR heißen universelle Gatter, weil sich mit mehreren Gattern jeweils nur eines dieser Typen alle anderen booleschen Operationen nachbilden lassen. Diese Eigenschaft ist beim Entwurf integrierter Schaltungen und beim Prototypenbau hilfreich, wenn möglichst wenige Chipfamilien verwendet werden sollen. XOR ist besonders häufig in Addierern, Paritätsgeneratoren, gesteuerten Invertern und Änderungsdetektoren zu finden, XNOR dagegen in Komparatoren und Vergleichsschaltungen. Stelle die Eingangswerte über die Schaltflächen ein und berechne dann die gewählte Operation. Der angezeigte Ausdruck fasst die Auswertung zusammen, während die Tabelle darunter das vollständige Verhalten des Gatters zeigt. Reale Hardware hat außerdem Laufzeiten, Fan-out-Grenzen, Störabstände, Versorgungsvorgaben und undefinierte Spannungsbereiche. Ein idealer boolescher Rechner bildet diese elektrischen Eigenschaften nicht ab. Lies das Datenblatt der jeweiligen Logikfamilie, bevor du einen logischen Entwurf als reale Schaltung umsetzt.