البوابات المنطقية Logic Gates


وتعرف الدوائر المنطقية بانها عبارة عن دوائر كهربائية تستقبل مدخل واحد أو أكثر، وتخرج مخرج واحد فقط.
Logic Gates:
Circuits that take one or more input signals and send out a single output signal
وهي تتعامل مع درجتين من الفولت ( كخرج و دخل ) , أحدها   (High)  (1) و الأخر (Low) ( 0) تتواجد هذه البوابات داخل دوائر متكاملة ( IC ) تحتوى الواحدة منها على العديد من البوابات. وهذه البوابات يكون لها دخل واحد أو أكثر بينما يكون لها خرج واحد. 
ولفهم مبدأ العمل بشكل افضل نورد الشكل التالي :
دارة كهربائية مبسطة لشتغيل مصباح بوساطة ضاغط
يوضح الشكل السابق انه عند الضغط على ضاغط التشغيل(A) ستصل الفولطية للمصباح وهذا يعبر عن (الحالة 1)  وعند رفع اليد عن الضاغط (A) سوف ينقطع التيار الواصل للمصباح ولا يضئ المصباح وهذا يعبر عن الحالة (الحالة 0).
وأهم سبع بوّابات في عالم الكهرباء:

AND,NOT, NAND, OR, NOR, EX-OR and EX-NOR
وهنا شرح مبدأ عمل كل بوابة:

البوابة " و " AND 

وهي عبارة عن بوابة لها مدخلين ومخرج منطقي واحد بحيث تتغير قيمة مخرج البوابة حسب الإشارات الداخلة على المدخلين.
وفي هذا النوع يكون مخرج البوابة 1 ( أحياناً تسمى True) إذا كان مدخلي البوابة الأول (1) والثاني(1). وأي قيمة أخرى لأي من المدخلين غير ذلك فإن المخرج سيكون (0) (أحياناً يسمى False).
يرمز للبوابة AND بالرمز المبين بالشكل التالي.
رمز البوابة المنطقية وجدول الحقيقة للبوابة
يمكن تمثيل البوابة AND بالدائرة الكهربائية المكافئة المبينة في الشكل التالي
تلاحظ من الدائرة الكهربائية المكافئة أن المصباح يضئ (الحالة 1)  إذا كان كلا ضاغطي التشغيل (A-B) في وضعية إنضغاط ، أما إذا كان أحد الضاغطين أو كلاهما في وضعية عدم انضغاط أو وضعية فتح فإن المصباح لا يضئ (الحالة 0). 

البوابة " أو " OR 

وهي عبارة عن بوابة لها مدخلين ومخرج منطقي واحد بحيث تتغير قيمة مخرج البوابة حسب الإشارات الداخلة على المدخلين.
وفي هذا النوع يكون مخرج البوابة 1 ( True) إذا كان أحد المداخل 1 أو كلاهما 1 . أما إذا كان كلا المدخلين 0 فإن المخرج سيكون 0 (False).
يرمز للبوابة OR بالرمز المبين بالشكل التالي:
رمز البوابة المنطقية وجدول الحقيقة للبوابة
يمكن تمثيل البوابة OR بالدائرة الكهربائية المكافئة المبينة في الشكل التالي :
تلاحظ من الدائرة الكهربائية المكافئة أن المصباح يضئ (الحالة 1)  إذا كان أحد  ضاغطي التشغيل ( A أو B ) في وضعية إنضغاط ، أما إذا كان كلا الضاغطين في وضعية عدم انضغاط أو وضعية فتح فإن المصباح لا يضئ (الحالة 0).

البوابة " لا " NOT 

وتسمى أيضاً بالعاكس ، وهي عبارة عن بوابة لها مدخل واحد ومخرج واحد بحيث يكون مخرج هذه البوابة معاكس للحالة المنطقية لمدخل الدائرة ، و يرمز للبوابة NOT  بالرمز المبين بالشكل التالي:

رمز البوابة المنطقية وجدول الحقيقة للبوابة
يمكن تمثيل البوابة NOT بالدائرة الكهربائية المكافئة المبينة في الشكل التالي:

البوابة " لا / و" NAND 

وهي عبارة عن تركيبة بوابة AND و NOT معاً ويرمز لها بالرمز المبين بالشكل التالي:  وجدول الحقيقة (Truth Table) للبوابة يبينه الجدول المبين في الشكل(13-3ب) ، بحيث يكون المخرج 
C = NOT   ( A AND  B )
رمز البوابة المنطقية وجدول الحقيقة للبوابة
يمكن تمثيل البوابة NAND بالدائرة الكهربائية المكافئة المبينة في الشكل التالي:

البوابة " لا / أو" NOR 

وهي عبارة عن تركيبة بوابة OR و NOT معاً ويرمز لها بالرمز المبين بالشكل التالي:
 بحيث يكون المخرج:
C = NOT   ( A OR  B )
رمز البوابة المنطقية وجدول الحقيقة للبوابة
يمكن تمثيل البوابة NOR بالدائرة الكهربائية المكافئة المبينة في الشكل التالي.

البوابة XOR

وهي عبارة عن دائرة مركبة من البوابات AND و OR ويبين الشكل التالي  رمز البوابة XOR .
رمز البوابة المنطقية وجدول الحقيقة للبوابة
يمكن توضيح عمل البوابة XOR بإستخدام الدائرة الكهربائية المكافئة الشكل التالي:
نلاحظ من الدائرة الكهربائية المكافئة  بأنه تم استخدام ضاغطي تشغيل S1 و S2 من نوع الضاغط المزدوج المكون من ضاغطين يعملان بزر واحد بحيث يكون أحدهما (N.O) والآخر(N.C)

البوابة المنطقية ( XNOR (Exclusive-NOR

وهي عبارة عن تجميع لبوابة XOR متبوعة ببوابة AND أي   inverter وفي هذه الحالة يكون المخرج 1 "true" اذا كان المدخلين متشابهين . ويكون  المخرج 0  "false" إذا كان المداخل مختلفة.
اذا كان المدخلين متساويين كان الخرج true والشكل التالي يبين رمز البوابة المنطقية XNOR
رمز البوابة المنطقية وجدول الحقيقة للبوابة


EmoticonEmoticon