Lectures on Logic Gates and Logic Circuits

🌸🌸🌸

Dear Students, 

A warm welcome to all of you who are attending this session. In fact, this session focuses on the lectures related to basic logic operations, logic gates and their combinational circuites in accordance with the PY1644 course of the sixth semester CBCSS  Physics syllabus (2014 revision) by University of Kerala. 

For better view of scripted lectures, please click on the images posted below one by one.

#Learn in lockdown with AKPCTA

Telegram Class at https://t.me/PY1644

(23 April 2020)

Let's first start with boolean algebra! ഈ algebra യെ മറ്റൊരർത്ഥത്തിൽ സ്വിച്ചിങ് ആൾജിബ്രാ എന്നും മനസ്സിലാക്കാവുന്നതാണ്. ബ്രിട്ടീഷ് മാത്തമാറ്റീഷനായ George Boole ആണ് ഇതിന്റെ ഉപജ്ഞാതാവ്.

Boolean algebra യിലെ അടിസ്ഥാനപരമായ മൂന്ന് operations ആണ് AND, OR, NOT എന്നിവ. എന്താണ് ഈ operations മായി ബന്ധപ്പെട്ട നിയമങ്ങളെന്ന് script ൽ വിശദമാക്കിയിട്ടുണ്ട്. അതേ പോലെ തന്നെ വളരെയധികം ഇടങ്ങളിൽ ഉപയോഗിക്കേണ്ടി വരുന്നതാണ് De-Morgan's theorem ൽ പറയുന്ന രണ്ട് statements.

വിവിധങ്ങളായ boolean expressions എങ്ങനെ ലളിതവൽക്കരിക്കാം എന്നതിന്റെ ഉദാഹരണങ്ങളാണ് ചുവടെയുള്ള scripts ൽ ഉള്ളത്. നാം നേരത്തെ പട്ടികയിലൂടെ മനസ്സിലാക്കിയ വ്യത്യസ്ത നിയമങ്ങൾ ഇവിടെ ഫലപ്രദമായി ഉപയോഗിച്ചിരിയ്ക്കുന്നു.

ഡിജിറ്റൽ ഇലക്ട്രോണിക്സിലെ മൂന്ന് അടിസ്ഥാന യൂണിറ്റുകളാണ് AND, OR, NOT എന്നീ ലോജിക് ഗേറ്റുകൾ. Binary number system (0, 1) ത്തെ അടിസ്ഥാനപ്പെടുത്തിയുള്ള boolean algebraic നിയമപ്രകാരമാണ് ലോജിക് ഗേറ്റുകളുടെ പ്രവർത്തനത്തെ മനസ്സിലാക്കേണ്ടത്. ഓരോ ലോജിക് ഗേറ്റുമായി ബന്ധപ്പെട്ട്, അവയുടെ ലോജിക് സിമ്പൽ, ട്രൂത്ത് ടേബിൾ എന്നിവ വിശദീകരിച്ചിട്ടുണ്ട്. ട്രൂത്ത് ടേബിളുകളെന്നാൽ, input variables ന്റെ മാറ്റങ്ങൾക്കനുസൃതമായി output ൽ ഉണ്ടാകുന്ന മാറ്റങ്ങളെ പ്രതിനിധീകരിയ്ക്കുന്ന പട്ടികയാണ്. Zero bit (0) നെ LOW signal (off ) ആയും one(1) നെ HIGH signal (ON) ആയും വേണം പരിഗണിയ്ക്കേണ്ടത്.

Miniterm, maxterm എന്നീ രണ്ട് പദങ്ങൾ script ൽ പറഞ്ഞിരിയ്ക്കുന്നത് പ്രത്യേകം മനസ്സിലാക്കണം. Sum of Products form (SoP) & Product of Sums form (PoS) എന്നീ രണ്ട് operations മായി ബന്ധപ്പെട്ടാണ് miniterm and maxterm എന്നീ പദങ്ങൾ യഥാക്രമം ഉപയോഗിച്ചിരിയ്ക്കുന്നത്. മറ്റൊന്ന് Karnaugh Map ആണ്. Boolean algebra expressions ന്റെ ലളിതവൽക്കരണം എളുപ്പത്തിൽ ചെയ്തെടുക്കാൻ Karnaugh Map വഴി സാധിക്കും. Karnaugh Map ലെ ഓരോ cells ഉം ഒരു miniterm നെ സൂചിപ്പിയ്ക്കുന്നു . 

Karnaugh Map ലെ cells െന്റ എണ്ണം തീരുമാനിയ്ക്കുന്നത് boolean expression നിലെ variables ന്റെ എണ്ണമാണ്. Variables ഉം അവയുടെ complements ഉം ചേർന്ന വിവിധ miniterms ആകും ഓരോ സെല്ലിനേയും പ്രതിനിധീകരിയ്ക്കുന്നത്. n ആണ് variables െന്റ എണ്ണമെങ്കിൽ 2 (pow n) ആകും സെല്ലുകളുടെ എണ്ണം .

Karnaugh Map ന്റെ സഹായത്താൽ തന്നിട്ടുള്ള boolean expressions നെ എങ്ങനെ ലളിതവൽക്കരിക്കാമെന്ന ഉദാഹരണം ചുവടെ script ൽ പറഞ്ഞിരിയ്ക്കുന്നു! Boolean theories ന്റെ സഹായം കൂടാതെ തന്നെ ഇവിടെ ലളിതവൽക്കരണം സാധ്യമാക്കാം എന്നതാണ് മേൻമ.

Universal gates എന്നറിയപ്പെടുന്ന രണ്ട് ഗേറ്റുകളാണ് NAND gate & NOR gate. കാരണം, ഇവ ഓരോന്നും ഉപയോഗിച്ച് മറ്റ് ഗേറ്റ് സർക്യൂട്ടുകൾ നിർമ്മിച്ചെടുക്കാം. Bubbled OR gate & bubbled AND gate എന്നിവയെപ്പറ്റി script ൽ പറഞ്ഞിരിയ്ക്കുന്നത് പ്രത്യേകം മനസ്സിലാക്കണം.

മറ്റൊരു പ്രധാനപ്പെട്ട gate ആണ് Exclusive OR gate അഥവാ Ex-OR gate. Adder and subtractor circuits കളിൽ വളരെ അധികം ഉപയോഗം വരുന്ന ഒരു ഗേറ്റാണ് ഇത്. Adder and subtractor circuit കൾ combinational logic circuit കളുടെ ഗണത്തിൽപ്പെടുന്നവയാണ്. ഇത്തരം arithmetic logic circuits പല digital electronics devices ലും ഉപയോഗിയ്ക്കുന്നുണ്ട്!

Half adder, full adder, half subtractor, full subtractor എന്നിവയെ സംബന്ധിച്ച് script ൽ സ്പഷ്ടമായി പറഞ്ഞിട്ടുണ്ട്. ഇതിൽ, രണ്ട് single bit numbers ന്റെ addition നും subtraction നും സാധ്യമാക്കുന്നതിന് വേണ്ടിയാണ് half adder ഉം half subtracor ഉം യഥാക്രമം ഉപയോഗിക്കുന്നത് . Full adder or full subtractor ആകുമ്പോൾ , യഥാക്രമം ഒരു carry or ഒരു borrow input കൂടി ചേർത്ത് 3 Single bit numbers വരും. രണ്ടോ അതിലധികമോ bits കൾ ഉള്ള numbers ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഗണിത ക്രിയയാണങ്കിൽ full adders ന്റെ combinational circuit ആയ parallel binary adders ഉം full subtractor ന്റെ combinational circuit ആയ parallel binary subtractors ഉം യാഥാക്രമം ഉപയോഗിയ്ക്കേണ്ടി വരും. 

തുടർന്ന് വരുന്ന module, sequential logic circuits നെ സംബന്ധിച്ചാണ് . ഇതു വരെ പ്രതിപാദിച്ച തരം combinational logic circuits ൽ നിന്നും sequential logic circuits നുള്ള പ്രത്യേക വ്യത്യാസം, അവ memory components കൂടിയാണ് എന്നതാണ്. Bistable multivibrator components കളായ flip flop കളാണ് sequential logic circuits ന്റെ അടിസ്ഥാന ഘടകം. Flip-flop കളെ സംബന്ധിയ്ക്കുന്ന ഒരു detailed session പുറമേ വരുന്നതാണ്.

Thank you one and all for attending this scripted lecture. For any queries and doubts feel free to ask in the comments box.

🌿🌿🌿🌿🌿🌿🌿🌿🌿🌿🌿