Uno dei concetti fondamentali dell’elettronica digitale comprende le “porte logiche“. Per porta logica si intende un dispositivo, un circuito, in grado di eseguire funzioni Booleane. Ovvero eseguire operazioni logiche su uno o più ingressi producendo poi il risultato su una singola uscita. Ovviamente trattandosi di elettronica, i livelli logici da trattare si riducono a 2:
livello alto (1): presenza di tensione di alimentazione;
livello basso (0): nessuna tensione (gnd).
Queste porte logiche sono fisicamente inserite all’interno di chip (integrati) che di solito ne contengono più di una e sono realizzate con diodi e transistor collegati in maniera da realizzare degli interruttori elettronici.
Questi concetti sono anche presenti in matematica ed informatica e le porte logiche sono anche dette operatori logici.
Il comportamento della porta è indicato nella tavola o tabella di verità secondo le leggi dell’algebra booleana.
Le principali porte logiche
| TIPO | SIMBOLO | OPERAZIONE | TAB VERITA’ | INTEGRATO |
|---|---|---|---|---|
| AND |  | Uscita alta solo se entrambi gli ingressi sono alti. Ovvero A x B |  | 74series 7408 CMOS CD4081 |
| OR |  | Uscita alta se uno o entrambi gli ingressi sono alti. Ovvero A + B |  | 74series 7432 CMOS CD4071 |
| NAND |  | Uscita bassa solo se entrambi gli ingressi sono alti. Ovvero A x B invertito |  | 74series 7400 CMOS CD4011 |
| NOR |  | Uscita alta solo se entrambi gli ingressi sono bassi. Ovvero A + B invertito. |  | 74series 7402 CMOS CD4001 |
| NOT |  | Inverte l’uscita rispetto all’ingresso. |  | 74series 7404 CMOS CD4009 |
Combinando più porte logiche è possibile realizzare circuiti in grado di eseguire operazioni anche molto complesse. Un esempio molto banale utilizzando una porta AND, può essere la realizzazione di un circuito di allarme in cui la sirena suoni solo nel caso in cui due sensori rilevino contemporaneamente un’intrusione, inviando in ingresso alla porta AND due segnali alti.
Un esempio di integrato che contiene al suo interno sei porte logiche NOT è il 7404:
Un integrato che contiene al suo interno quattro porte NAND è l’integrato 7400:
Un integrato che presenta quattro porte OR è il 7432:
