Informazioni su questo esperimento
Inverti gli ingressi booleani e segui il loro risultato attraverso una porta logica. Seleziona AND, OR, XOR e le loro forme invertite, oppure usa NOT con un solo ingresso. Aggiungi un altro stadio NOT per combinare le porte, poi esamina la tabella della verità completa. Gli indicatori di segnale in movimento e la spia di uscita rendono visibile la sequenza di valutazione a una velocità adatta all’uso in classe.
Obiettivi di apprendimento
- Valutare le porte booleane dalle loro tabelle della verità
- Distinguere OR da XOR e identificare le uscite invertite
- Combinare una porta con uno stadio NOT aggiuntivo
- Collegare le porte logiche alle decisioni quotidiane e al modo in cui i computer sommano i numeri
Come si usa
- 1Seleziona AND e prova tutte le combinazioni degli ingressi. Nota l’unica riga che produce un’uscita pari a 1.
- 2Seleziona OR, poi XOR. Confronta la riga in cui entrambi gli ingressi sono 1.
- 3Seleziona AND e aggiungi lo stadio NOT aggiuntivo. Confronta il risultato con NAND.
- 4Seleziona NOT con lo stadio NOT aggiuntivo attivato e prova entrambi i valori di A. Spiega l’effetto di due inversioni.
- 5Trova la porta la cui tabella di verità è esattamente l’opposto di OR. Verifica la risposta con lo stadio NOT aggiuntivo.
Il modello
Ipotesi
- I segnali sono valori booleani ideali, 0 e 1. Le soglie di tensione, i circuiti a transistor e il rumore elettrico non vengono modellati.
- La propagazione del segnale viene rallentata intenzionalmente a circa 0,55 secondi per consentire di esaminare la valutazione. Non si tratta di un ritardo di porta misurato.
- La tabella di verità e la visualizzazione dell’uscita logica mostrano il risultato booleano finale. La lampada di uscita si stabilizza al termine della propagazione visiva.
- NOT ignora l’ingresso B e ha una tabella di verità a due righe. Le altre porte selezionate hanno quattro righe.
Provalo in classe
- Q1Perché OR e XOR danno risultati diversi quando A e B valgono entrambi 1?
- Q2Quale porta si ottiene aggiungendo NOT dopo AND?
- Q3Perché aggiungere NOT dopo una porta NOT esistente riproduce l’ingresso A?
- Q4L’allarme di un’auto suona se una portiera O il bagagliaio sono aperti, ma solo quando l’auto è chiusa a chiave. Esprimilo usando AND e OR.
- Q5Perché le porte NAND sono chiamate porte universali?
Domande frequenti
Un indicatore grigio in movimento rappresenta un filo interrotto?
No. Il marcatore traccia uno 0 booleano, mentre un marcatore arancione traccia un 1 booleano. Entrambi i valori sono segnali validi.
Perché la lampada si aggiorna dopo il risultato della tabella?
La tabella mostra immediatamente la risposta logica. La lampada segue l’animazione di propagazione volutamente rallentata, così gli studenti possono seguire le fasi del circuito.
Come vengono usate le porte logiche in un computer?
Combinando le porte si costruiscono circuiti che sommano numeri, confrontano valori e memorizzano bit. Per esempio, quando si sommano due cifre binarie, una porta XOR fornisce la cifra della somma e una porta AND fornisce il riporto; questo circuito è chiamato semisommatore.