IL XOR o cancello OR esclusivo è un tipo speciale di porta logica utilizzata nell'elettronica digitale per eseguire l'operazione OR esclusivo. Il gate XOR accetta due ingressi e produce un'uscita a seconda della combinazione dei due ingressi applicati.

In, questo articolo spiegherà il completo teoria della porta XOR insieme al suo tavola di verità , Espressione booleana , simbolo logico , schema elettrico e altro ancora.

Tabella dei contenuti

• Cos'è XOR Gate?
• Costruzione di Gate XOR utilizzando transistor
• Risolto Esempio di XOR Gate
• Applicazioni di XOR Gate
• Vantaggi e svantaggi

Cos'è XOR Gate?

In elettronica digitale , esiste un circuito logico chiamato XOR Gate che accetta due ingressi e produce un'uscita che è il risultato dell'operazione OR esclusivo eseguita sulla combinazione di ingressi. Questa porta logica produce un'uscita alta o 1 logico quando entrambi gli ingressi sono diversi, altrimenti produce un'uscita logica 0.

Operazioni di XOR Gate

Possiamo spiegare il funzionamento del gate XOR come segue:

Restituisce 1, se il numero di ingressi logici alti è dispari.

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Restituisce 0, se il numero di input logici alti è pari.

Supponiamo di avere due input, A e B e che l'output si chiami X, quindi l'espressione è:

L'espressione booleana di XOR Gate è la seguente:

stringa in Java

X = A'B + AB'

Simbolo della Porta XOR

Il simbolo logico della porta XOR è mostrato nella figura seguente. In questa figura, le variabili A e B rappresentano le linee di input e A'B + AB' è l'uscita della porta XOR.

Simbolo logico del gate XOR e tabella della verità

Tabella della verità del cancello XOR

Di seguito è riportata la tabella della verità di una porta XOR. Questa tabella mostra la relazione tra ingressi e uscite del gate XOR. Ciò fornisce anche informazioni sul funzionamento del gate XOR per diverse combinazioni di input.

È importante notare che non abbiamo una singola porta XOR con tre o più linee di ingresso. Esiste solo una porta XOR a due ingressi. Ma nel caso in cui abbiamo bisogno di una porta XOR che abbia più di due linee di ingresso, combiniamo semplicemente più porte XOR a due ingressi per ottenere la porta XOR desiderata.

Costruzione di Gate XOR utilizzando transistor

Possiamo implementare l'esclusiva O cancello utilizzando il transistor. Ecco il circuito che mostra la connessione di diversi elementi del circuito combinati per implementare l'operazione XOR.

Porta XOR che utilizza transistor NPN

Funzionamento del circuito

Comprenderemo questo circuito con l'aiuto di diversi scenari di input in caso di gate XOR a 2 ingressi:

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CASO I: Quando entrambi gli ingressi sono zero. (A=0, B=0)

Quando entrambi gli ingressi A e B sono zero allora transistor Q1,Q2,Q4 e Q5 sono circuiti aperti quindi il LED non si accende perché sia ​​Q4 che Q5 sono aperti quindi il pin negativo del LED non è collegato a terra.

CASO II: Quando un ingresso è logico alto e l'altro è logico basso (A=1, B=0)

In questo caso possiamo facilmente vedere che Q4 ora funziona come un circuito chiuso. Quindi il pin negativo del LED è collegato a Q3 tramite Q4 e infine è collegato a terra, quindi in questo caso il LED si illuminerà.

CASO III – Quando un ingresso è logico alto e l'altro è logico basso (A=0, B=1)

In questo caso possiamo facilmente vedere che Q5 ora funziona come un circuito chiuso. Quindi il pin negativo del LED è collegato a Q3 tramite Q5 e infine è collegato a terra, quindi in questo caso il LED si illuminerà.

CASO IV – Quando entrambi gli ingressi sono logici alti. (A=1, B=1)

In questo caso, quando sia A che B sono logici alti, anche i transistor Q1 e Q2 vengono attivati, la corrente passerà direttamente dalla giunzione +5 V a terra attraverso i transistor Q1 e Q2 e non entrerà nel percorso in cui Q3 è collegato come un risultato il transistor Q3 ora fungerà da circuito aperto e, in definitiva, da pin negativo GUIDATO è scollegato da terra, quindi il LED non si accende.

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Applicazioni di XOR Gate

Ecco alcune delle applicazioni di XOR Gate:

1. Crittografia dei dati: Le porte XOR vengono utilizzate negli algoritmi di crittografia dei dati. Poiché viene utilizzato per combinare i dati con una chiave segreta per codificarli, rendendo molto difficile il cracking da parte di persone non autorizzate.
2. Circuiti comparatori: Viene utilizzato nel circuito comparatore per verificare se i due valori binari sono uguali o meno. Per quanto riguarda lo stesso tipo di entrambi gli ingressi dà l'uscita 0 e per ingressi diversi dà l'uscita 1.
3. Addizione e sottrazione binaria: Aiuta a determinare la somma di ciascun bit e anche a combinarlo con altri porte logiche per gestire le operazioni di prestito.
4. Attiva/Disattiva infradito: In Infradito T è utilizzato per il circuito che si attiva con ogni impulso di clock passato.

Alcuni altri usi delle porte XOR riguardano la decodifica degli indirizzi, la sicurezza e il controllo degli accessi, la generazione di numeri casuali, sincronizzazione dell'orologio , circuiti divisori di frequenza, ecc.

Vantaggi e svantaggi di XOR Gate

Ecco alcuni elenchi di vantaggi e svantaggi di XOR Gate riportati di seguito:

Vantaggi di XOR Gate

• Aiuta a rilevare se è presente un numero dispari di '1' nella sequenza di input.
• Le porte XOR eseguono l'operazione OR esclusivo, che è un'operazione fondamentale logica digitale .

Svantaggi di XOR Gate

• Il gate XOR è un circuito di gate complesso e, collegandolo al circuito di nostro utilizzo, provoca un aumento del consumo energetico e della complessità del circuito.
• Porta ad un aumento del ritardo di propagazione del circuito.
• Aumentando il numero di ingressi il circuito diventa sempre più complesso rendendo difficile la manutenzione e il rilevamento degli errori.

Risolto Esempio di XOR Gate

Trova un singolo numero da una serie di numeri dato che ogni elemento appare due volte tranne quel singolo elemento.

Soluzione: Sappiamo che XOR di due stessi bit dà '0', quindi qui possiamo osservare che se eseguiamo XOR sugli elementi, tutti gli elementi che si verificano due volte diventeranno '0' e l'unico elemento rimanente sarebbe la nostra risposta.

Come su [7,2,2,3,3,4,4,5,5,6,6]

Se eseguiamo XOR su ciascuno degli elementi di cui sopra, gli elementi che si verificano un numero pari di volte daranno '0' e gli elementi che si verificano un numero dispari di volte daranno l'output. Alla fine otterremo 7 come output poiché solo questo elemento si verifica una sola volta e gli altri elementi si verificano un numero pari di volte.

Conclusione

In questo articolo abbiamo appreso del cancello XOR. XOR Gate accetta valori booleani come input e restituisce '1' se il numero di input logici alti è dispari e restituisce 0 se il numero di input logici alti è pari.

Questo articolo spiega la tabella della verità, la rappresentazione simbolica, l'esempio risolto e le applicazioni che aiutano a comprendere meglio l'articolo.

Porta XOR – Domande frequenti

La porta XOR è una porta logica universale?

Nessuna porta XOR non è una porta logica universale, tuttavia può essere implementata mediante porte logiche universali.

Perché XOR e XNOR sono cancelli speciali?

I cancelli XOR e XNOR sono speciali perché eseguire operazioni esclusive essenziali per il rilevamento degli errori, la correzione e l'aritmetica binaria, rendendoli fondamentali nella logica e nell'informatica digitale.

Cos'è XOR per 2 ingressi?

Per 2 ingressi, un XOR (OR esclusivo) il gate emette 1 se e solo se uno degli ingressi è 1 e l'altro è 0. Se entrambi gli ingressi sono uguali, l'uscita è 0.

Qual è il simbolo di XOR?

Il simbolo per OR esclusivo (XOR) è ⊕.

XOR può avere 4 ingressi?

Sì, una porta XOR può avere più di due ingressi. Nel caso di a Porta XOR a 4 ingressi, l'uscita è 1 se un numero dispari di ingressi è 1. Se il numero di 1 negli ingressi è pari, l'uscita sarà 0.

Le porte XOR possono essere utilizzate per addizioni e sottrazioni?

Sì, le porte XOR possono essere utilizzate per eseguire addizioni e sottrazioni binarie se combinate con altre porte logiche e circuiti di trasporto. Sono componenti essenziali nelle operazioni aritmetiche binarie.

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Come si comportano le porte XOR in termini di logica binaria e tabelle di verità?

Le porte XOR mostrano un comportamento simile all'addizione binaria modulo 2 (OR esclusivo bit per bit) e vengono utilizzate per confrontare e manipolare dati binari.