邏輯閘計算機
計算 AND、OR、NOT、NAND、NOR、XOR 和 XNOR 邏輯閘,並檢視完整真值表。
計算邏輯閘
選擇邏輯閘,切換二進位輸入並計算輸出。
真值表
| 輸入 A | 輸入 B | 輸出 |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
關於邏輯閘
邏輯閘是數位電子電路中最基本的判斷元件。每個邏輯閘接收一個或多個以零和一表示的二進位輸入,並依照布林規則產生二進位輸出。在實際電路中,這些狀態對應的是電壓範圍,而非理想數字,但二進位表示法讓其行為更容易分析。本計算機可計算七種常見邏輯閘,並產生所選運算的完整真值表。
AND 閘僅在兩個輸入皆為一時輸出一。OR 閘在任一輸入或兩個輸入皆為一時輸出一。NOT 是單輸入邏輯閘,會反轉輸入值。NAND 和 NOR 分別將 AND 和 OR 的結果反相,因此輸出與對應的基本運算相反。XOR,即互斥或閘,在兩個輸入不同時輸出一。XNOR 在輸入相同時輸出一,因此可作為單位元相等偵測器。
真值表列出所有可能的輸入組合及對應輸出。兩個二進位輸入共有四種組合:零零、零一、一零及一一。單輸入 NOT 閘的真值表只有兩列。真值表能以系統化方式驗證電路、推導布林表示式、比較看似不同的設計,以及找出啟動輸出的條件。較大型電路則可加入中間邏輯閘的欄位來分析。
NAND 和 NOR 稱為通用邏輯閘,因為只用其中一種閘加以組合,就能實現其他所有布林運算。這項特性對積體電路設計與實際原型製作很有價值,尤其適合希望減少晶片系列種類的設計者。XOR 常見於加法器、同位元產生器、受控反相器及變化偵測器,XNOR 則常用於比較器與匹配電路。
使用按鈕設定輸入值,再計算所選運算。畫面上的表示式提供精簡的計算結果,下方表格則持續顯示該邏輯閘的完整參考。實際硬體還有傳播延遲、扇出、雜訊邊限、電源限制及未定義的電壓區域;理想布林計算機不會呈現這些電氣特性。將邏輯設計轉為實體電路前,請查閱相關邏輯系列的資料表。
邏輯閘範例
| 運算 | 結果 | 說明 |
|---|---|---|
| AND,A = 1,B = 1 | 1 | 兩個輸入都為高電位時,AND 才會輸出高電位。 |
| OR,A = 0,B = 1 | 1 | 至少一個輸入為高電位,OR 就會輸出高電位。 |
| XOR,A = 1,B = 0 | 1 | 輸入不同,因此 XOR 輸出高電位。 |
| NAND,A = 1,B = 1 | 0 | NAND 的結果是 AND 結果的反相。 |
如何使用邏輯閘計算機
- 從支援的七種邏輯閘運算中選擇一種。
- 在零與一之間切換輸入 A;若為雙輸入閘,也要設定輸入 B。
- 選擇「計算輸出」,計算目前二進位輸入的結果。
- 將結果與產生的真值表中所有可能組合比較。
邏輯閘常見問題
OR 和 XOR 有什麼不同?
任一輸入或兩個輸入都為高電位時,OR 輸出高電位。XOR 則只有在恰好一個輸入為高電位時才輸出高電位。
為什麼 NOT 閘只有一個輸入?
NOT 執行單一值的反相運算,因此只需要一個二進位值。輸入零會變成一,輸入一會變成零。
什麼是通用邏輯閘?
通用邏輯閘只要與同類型的閘組合,就能實現任何布林函數。NAND 和 NOR 都具備這項實用特性。
真值表會顯示什麼?
真值表列舉所有可能的輸入組合及其輸出,是定義與驗證數位邏輯函數行為的直接方式。
零和一就是實際電路電壓嗎?
它們代表低、高邏輯電位範圍,而非通用的精確電壓。有效範圍取決於邏輯系列、供應電壓及元件資料表。