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Vidéo de la leçon : Portes OR Physique

Dans cette vidéo, nous allons apprendre à déterminer les valeurs d’entrée et de sortie des portes OR dans les circuits logiques et à compléter les tables de vérité pour les portes OR.

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Transcription de vidéo

Dans cette vidéo, nous allons voir un type de porte logique connu sous le nom de porte OR.

Alors, une porte logique est un composant avec une ou plusieurs entrées et une sortie, chacune pouvant prendre deux valeurs : zéro ou une. En d’autres termes, chacune de ces entrées et sorties est appelée entrée ou sortie binaire. Bi indiquant deux parce que chacun peut prendre une seule parmi deux valeurs, zéro ou un. Ensuite, en fonction de la ou des valeurs d’entrée ainsi que du comportement de cette porte logique particulière, la valeur de la sortie est déterminée. Alors, avant de discuter des propriétés spécifiques des portes OR, considérons simplement une porte logique générique, dans ce cas une qui a une entrée, et discutons d’abord de quelques termes.

Évidemment, comme nous l’avons déjà dit, la ou les entrées ainsi que la sortie d’une porte logique peuvent prendre une seule parmi deux valeurs. Par exemple, la valeur d’entrée peut être zéro ou un et la même chose est vraie pour la sortie, zéro ou un. Cependant, parfois, nous utilisons une terminologie légèrement différente. Par exemple, au lieu de dire que l’entrée ou la sortie en question est à zéro, nous pouvons dire qu’elle est réglée sur faux. Et inversement, si l’une d’entre elles est à un, nous pouvons aussi dire qu’elle est réglée sur vrai. En d’autres mots, au lieu de dire qu’une entrée ou une sortie est à zéro ou un, nous pouvons aussi dire qu’elle est réglée sur faux ou vrai. Ou nous pourrions aussi dire qu’au lieu de zéro ou d’un ou faux ou vrai que l’entrée ou la sortie en question est réglée sur marche ou arrêt.

Bien entendu, ce ne sont que des terminologies différentes. Peu importe l’ensemble terminologique dont nous nous servons, tant que nous savons de quoi nous parlons. Zéro correspond à faux ou à l’arrêt et un correspond à vrai ou en marche. Il convient de noter au passage dont nous utilisons le plus souvent la terminologie arrêt/marche pour parler de portes logiques dans les circuits électriques. Nous pouvons dire qu’une entrée d’une porte logique est en marche si un courant parcourt cette entrée et qu’elle est à l’arrêt s’il n’y a pas de courant parcourant cette entrée. Et bien sûr, il en va de même pour la sortie de la porte logique. En d’autres mots, selon qu’il y a ou non un courant qui circule vers les entrées d’une porte logique, la porte dicte si un courant en sort également.

Ainsi, la façon dont nous avons dessiné le schéma ici, nous pouvons voir que l’entrée supérieure est à un, alors que l’entrée inférieure est à zéro. Mais alors, la sortie de la porte logique que nous avons dessinée ici est à un. Ou inversement, on pourrait dire que l’entrée supérieure est en marche, mais l’entrée inférieure est à l’arrêt et que la sortie est en marche. Ou nous pourrions également utiliser la notation vrai/faux si nous le voulions. Mais de toute façon, le schéma que nous avons dessiné ici est celui d’une porte OR. Alors regardons maintenant les portes OR plus en détail.

La première chose à considérer est que voilà le symbole que nous utilisons pour représenter une porte OR. Comme nous pouvons le voir, il a deux entrées qui sont traditionnellement représentées sur le côté gauche de toute porte logique et une sortie qui est traditionnellement représentée à droite. En plus de cela, nous pouvons voir que la porte elle-même est représentée presque en forme de D, mais le bord gauche est incurvé plutôt que d’être droite. Maintenant, l’intérêt d’une porte logique est que, en fonction des valeurs de ces entrées, une sortie spécifique serait donnée. Et chaque porte logique se comporte d’une manière légèrement différente. Donc, pour vraiment comprendre le comportement d’une porte logique OR, établissons ce que l’on appelle une table de vérité.

Maintenant, une table de vérité est juste une table qui nous montre quelle sera la valeur de sortie d’une porte de fin pour chaque combinaison possible de valeurs d’entrée. Et la raison pour laquelle cela s’appelle une table de vérité est parce qu’elle montre la combinaison particulière d’entrées qui donnera une sortie de vrai ou d’un ou d’en marche. Donc, pour commencer à construire une table de vérité, nous devons avoir une colonne pour chacune des entrées ainsi qu’une colonne pour la sortie. Alors disons que nous appellerons la première entrée de notre porte logique l’entrée A, et nous appellerons la seconde entrée l’entrée B. Et bien sûr, la sortie nous appellerons la sortie car il n’y en a qu’une.

Alors, voici le squelette de notre table de vérité. Nous avons une colonne pour l’entrée A, une autre pour l’entrée B et une autre pour la sortie. Commençons donc à remplir cette table de vérité en disant que la première instance implique que les entrées A et B soient à zéro. Nous pouvons donc mettre sur notre table de vérité que l’entrée A est à zéro et l’entrée B est à zéro. Eh bien, dans cette situation, le comportement de la porte OR est tel que la sortie est également nulle.

Maintenant un deuxième scénario : disons que nous gardons l’entrée A à zéro, mais nous changeons l’entrée B à un. Eh bien, dans cette situation, la sortie de la porte OR devient également un. Et donc, nous pouvons mettre sur notre table de vérité que l’entrée A a été mise à zéro, mais l’entrée B a été mise à un, ce qui donne une sortie de un. Passons maintenant au troisième scénario. Fixons maintenant l’entrée A à une, mais remettons l’entrée B à zéro. Eh bien, dans ce cas, la porte OR renvoie toujours une sortie de un. Et donc dans notre table de vérité, nous pouvons dire que l’entrée A a été réglée sur un et l’entrée B sur zéro, ce qui donne une sortie de un.

Et puis, il y a une autre combinaison d’entrées que nous pouvons mettre sur notre table de vérité. Cette fois, l’entrée A et l’entrée B sont toutes deux définies sur un et la sortie est toujours égale à un. Et donc, dans notre tableau de vérité, nous pouvons dire que l’entrée A est à un, l’entrée B est à un et la sortie est également à un. Alors, pourquoi est-ce le cas ? Pourquoi est-ce qu’une porte OR se comporte de cette manière particulière pour ces combinaisons d’entrées ? Eh bien, la raison pour cela est liée à pourquoi on appelle une porte OR par ce nom. Le nom de la porte OR vient du fait qu’une porte OR donne une sortie un ou vrai ou en marche si l’entrée A ou l’entrée B est définie sur un ou vrai ou en marche. Et nous pouvons voir que c’est vrai à partir de la table de vérité que nous avons établie.

Dans le premier cas, les deux entrées A et B sont à zéro et la sortie est donc nulle. Cependant, dans le deuxième cas, nous réglons l’une des entrées sur un. Dans ce cas, c’est l’entrée B. Et immédiatement, la sortie de la porte OR devient également un. Dans le troisième cas, l’entrée A est à un, ce qui donne une sortie de un. Et dans le quatrième cas, les deux entrées sont à un. Et donc, nous avons une sortie de un. En d’autres mots, si l’entrée A ou l’entrée B est à un, alors la sortie le devient également. Et dans la dernière instance, les deux sont à un et la sortie est toujours à un.

Afin de clarifier un peu plus notre compréhension du fonctionnement des portes OR, réfléchissons à une situation très simple dans laquelle une porte OR peut être utilisée. Disons que nous avons ici une porte OR connectée à un circuit électrique. Et la sortie de cette porte OR est connectée à une lampe. Puis, en rappelant la table de vérité pour une porte OR d’avant, nous pouvons voir que si les deux entrées de la porte OR sont à zéro, alors la sortie est également à zéro. En d’autres mots, s’il n’y a pas de courant dans l’une des entrées, alors il n’y a pas de courant à la sortie. Cependant, dès que nous passons un courant à travers l’une des entrées, disons l’entrée A, alors immédiatement il y a un courant qui parcourt la sortie de la porte OR. Et ainsi, la lampe s’allume. Et cela serait également vrai si l’entrée B était à un mais l’entrée A était à zéro ou bien sûr si les deux entrées sont à un.

Il est clair qu’il s’agit d’une chose assez utile car cela pourrait agir comme un double commutateur. Plus précisément, l’entrée A et l’entrée B peuvent être des commutateurs différents dans différentes parties d’une pièce par rapport à cette lampe ici. Donc, si vous voulez allumer la lampe, vous pouvez allumer n’importe lequel des deux commutateurs. Cela peut donc sembler très utile. Mais la chose agaçante est que si vous souhaitez éteindre la lampe à un moment donné, il ne sera pas suffisant d’éteindre simplement l’un des commutateurs. Vous devrez couper le courant dans les deux entrées. Donc, c’est à peu près un double commutateur, mais vous pouvez voir comment cela pourrait être utile dans un circuit.

Évidemment, dans la vie réelle, les portes OR se combinent avec d’autres portes logiques pour constituer une partie très importante des circuits que nous pouvons trouver à l’intérieur des ordinateurs. Mais de toute façon, alors maintenant que nous avons examiné de manière assez détaillée les portes OR, examinons un exemple de question.

Le schéma montre les symboles de circuit pour quatre portes logiques. Quel symbole représente une porte OR ?

D’accord, nous devons donc trouver le schéma pour une porte OR. Alors passons en revue chacun des choix un par un. Tout d’abbord, le premier choix ressemble presque au schéma d’une porte OR. Cependant, ce petit cercle à l’extrémité droite de la porte juste avant la sortie signifie qu’il ne peut pas être une porte OR car le cercle signifie que la porte précédente est inversée. En d’autres mots, quel que soit le comportement de cette porte avant le cercle, le cercle prendra la valeur de sortie dans chaque cas, puis la retournera. Donc, si nous devions avoir une sortie « un », le cercle le prendra et le transformera en zéro et vice versa. Et donc, en réalité, le choix a) est en fait le schéma d’une porte NOR, qui ressemble à la porte OR, mais avec une porte NOT après. Donc, cela ne peut pas être la réponse à notre question.

Ensuite, le choix b), nous voyons tout d’abord qu’il a une très belle forme en D. Et deuxièmement, il y a aussi ce petit cercle à l’extrémité droite. Maintenant, les portes en forme de D sont en fait des portes AND. Et la façon de se rappeler que c’est le mot AND (ET en français) a un D à la fin. Et par conséquent, la porte AND est une porte en forme de D. Cependant, rappelez-vous ce que nous avons dit plus tôt à propos du petit cercle. Il inverse la sortie de la porte AND. Et ainsi, la porte complète, y compris le cercle, est maintenant une porte NOTAND, autrement dit une porte NOT inversée. Et par conséquent, cela ne peut pas être notre réponse non plus.

En passant au choix c), nous pouvons voir qu’il s’agit d’une porte en forme de D sans rien sur l’extrémité droite. Et donc, c’est une porte AND traditionnelle. Par conséquent, ce n’est pas le choix que nous recherchons. Et puis enfin pour le choix d), nous pouvons voir que c’est la forme d’une porte OR. C’est presque une porte en forme de D, mais avec un bord incurvé à gauche. Et donc à ce stade, nous avons trouvé la réponse à notre question. Le symbole qui représente une porte OR est le choix d) dans ce cas.

D’accord, alors maintenant que nous avons examiné cette question, examinons-en une autre.

La table de vérité montre la sortie d’une porte OR pour diverses combinaisons d’entrées. Quelle est la valeur de 𝑝 dans la table ? Quelle est la valeur de 𝑞 dans la table ?

D’accord, donc dans cette question, on nous a donné une table de vérité, en particulier celle pour une porte OR. Mais au lieu d’être complètement rempli de zéros et de uns, nous pouvons voir que dans cette position, nous avons la lettre 𝑝 et dans cette position, nous avons la lettre 𝑞. Et dans cette question, nous devons essayer de déterminer les valeurs de 𝑝 et 𝑞. Donc, pour ce faire, nous devons nous rappeler le comportement d’une porte OR. Nous pouvons rappeler que pour une porte OR, la sortie est à un si l’entrée A ou l’entrée B est à un.

Nous pouvons donc voir que sur la première ligne du tableau, l’entrée A et l’entrée B sont toutes deux à zéro et donc la sortie est à zéro. Cependant, dans la deuxième ligne du tableau, l’entrée A est à zéro, mais l’entrée B est à un. Et donc, cette condition est remplie : soit l’entrée A, soit l’entrée B est à un. Dans ce cas, l’entrée B est à un. Par conséquent, la valeur de 𝑝, la valeur de la sortie dans ce cas, va être de un. Et donc, c’est notre réponse à la première partie de la question.

Passons maintenant à la troisième ligne, nous pouvons voir que la valeur de l’entrée A est « un », mais que l’entrée B est à zéro. Cependant, comme au moins une des entrées est à un, la condition est à nouveau remplie. Et donc, nous voyons que la sortie est à un. Et puis, enfin, en passant à la dernière ligne, les deux entrées sont à un. Et donc cette condition est remplie. Notez que lorsque nous disons que l’entrée A ou l’entrée B est à un, cela ne signifie pas qu’une seule d’entre elles peut être à un. En fait, si l’une ou l’autre de ces entrées est à un ou les deux sont à un, alors la sortie sera toujours un. Et c’est le comportement d’une porte OR. Si nous disions plutôt que la sortie ne peut être à un que si soit l’entrée A ou l’entrée B était à un, c’est-à-dire qu’une seule des entrées pourrait être à un, c’est le comportement d’une porte XOR ou porte OR exclusive, qui est une autre porte logique à part entière.

Et donc, en réponse à cette question, nous pouvons voir que la valeur de 𝑞 dans ce cas pour une porte OR normale va être un. Et c’est notre réponse à la deuxième partie de la question.

Bon, maintenant que nous avons examiné quelques exemples de questions, résumons ce dont nous avons parlé dans cette leçon.

Tout d’abord, nous avons vu qu’une porte OR est une porte logique avec deux entrées binaires et une sortie binaire, où le mot binaire signifie qu’elle peut prendre une des deux valeurs : zéro ou un ou si nous préférons, faux ou vrai, ou à l’arrêt ou en marche. Nous avons vu que spécifiquement pour une porte OR, la sortie est à un si l’entrée A ou l’entrée B ou les deux sont à un. Et finalement, nous avons vu que les portes OR avec d’autres portes logiques sont très utiles dans les circuits électriques et elles sont couramment utilisées dans les circuits trouvés dans les ordinateurs.

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