Compuertas Lógicas
Objetivo
Dar a conocer los conceptos básicos sobre electrónica digital y así mismo centralizar el tema en compuertas logísticas en las cuales abarcaremos la definición, los tipos ,las características, los símbolos y una serie de ejercicios que ayuden a su comprensión.
Introducción
Las puertas lógicas procesan señales las cuales representan un valor
verdadero o falso. Normalmente la tensión positiva de la fuente +Vs representa el valor verdadero y los 0V el falso.
Es mejor
que te familiarices con ellos.
Las puertas lógicas son identificadas por su función lógica: NOT, AND,
NAND, OR, NOR, EX-OR y EX-NOR. Las letras mayúsculas son
normalmente usadas para dejar claro que el término se refiere a una puerta
lógica.
Indice
- Electrónica Digital
- Compuertas Lógicas
- Puerta NOT (NO)
- Puerta AND (Y)
- Puerta OR (O)
- Puerta NAND (NO Y)
- Puerta NOR (NO O)
- Puerta EX-OR
- Puerta EX-NOR
- Mapa mental
- Conclusión
- Referencias
La electrónica digital es la rama de la electrónica más moderna y que evoluciona más rápidamente. Se encarga de sistemas electrónicos en los que la información está codificada en estados discretos, a diferencia de los sistemas analógicos donde la información toma un rango continuo de valores.
En la mayoría de sistemas digitales, el número de estados discretos es tan solo dos y se les denomina niveles lógicos. Estos niveles se representan por un par de valores de voltaje, uno cercano al valor de referencia del circuito (normalmente 0 voltios, tierra o "GND"), y otro cercano al valor dado por la fuente de alimentación del circuito. Estos dos estados discretos reciben muchas parejas de nombres en libros de electrónica y otros textos especializados, siendo los más comunes "0" y "1", "false" y "true", "off" y "on" o "bajo" y "alto" entre otros. Tener solo estos dos valores nos permiten usar el Álgebra Booleana y códigos binarios los que nos proporciona herramientas muy potentes para realizar cálculo sobre las señales de entrada.
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos
estados lógicos que funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra
el resultado.
Cada una de las compuertas lógicas se las representa mediante un
Símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) le corresponde
una tabla, llamada Tabla de Verdad.
Puerta NOT (NO)
Esta compuerta presenta en su salida un valor que es el opuesto del
que esta presente en su única entrada. En efecto, su función es la
negación, y comparte con la compuerta IF la característica de tener
solo una entrada.
Se utiliza cuando es necesario tener disponible un valor lógico
opuesto a uno dado. La figura muestra el símbolo utilizado en los
esquemas de circuitos para representar esta compuerta, y su tabla
de verdad.
Se simboliza en un esquema eléctrico en el mismo símbolo que la compuerta IF, con un pequeño circulo
agregado en su salida, que representa la negación.
Tabla de verdad NOT
Puerta AND (Y)
Con dos o más entradas, esta compuerta realiza la función
booleana de la multiplicación.
Su salida será un “1” cuando todas sus entradas también estén en
nivel alto. En cualquier otro caso, la salida será un “0”. El operador
AND se lo asocia a la multiplicación, de la misma forma que al
operador SI se lo asociaba a la igualdad.
En efecto, el resultado de multiplicar entre si diferentes valores
binarios solo dará como resultado “1” cuando todos ellos también
sean 1, como se puede ver en su tabla de verdad.
Matemáticamente se lo simboliza con el signo “x”.
Tabla de verdad AND
Puerta OR (O)
La función booleana que realiza la compuerta OR es la asociada a la
suma, y matemáticamente la expresamos como “+”.
Esta compuerta presenta un estado alto en su salida cuando al
menos una de sus entradas también esta en estado alto.
En cualquier otro caso, la salida será 0.
Tal como ocurre con las compuertas AND, el número de entradas
puede ser mayor a dos.
Tabla de verdad OR
Puerta NAND (NO Y)
Cualquier compuerta lógica se puede negar, esto es, invertir el
estado de su salida, simplemente agregando una compuerta NOT
que realice esa tarea. Debido a que es una situación muy común,
se fabrican compuertas que ya están negadas internamente. Este
es el caso de la compuerta NAND: es simplemente la negación de
la compuerta AND vista anteriormente.
Esto modifica su tabla de verdad, de hecho la invierte (se dice
que la niega) quedando que la salida solo será un 0 cuando todas
sus entradas estén en 1.
El pequeño círculo en su salida es el que simboliza la negación. El
numero de entradas debe ser como mínimo de dos, pero no es
raro encontrar NAND de 3 o mas entradas.
Tabla de verdad NAND
Puerta NOR (NO O)
De forma similar a lo explicado con la compuerta NAND, una
compuerta NOR es la negación de una compuerta OR, obtenida
agregando una etapa NOT en su salida.
Tabla de verdad NOR
Puerta XOR
La compuerta OR vista anteriormente realiza la operación lógica
correspondiente al O inclusivo, es decir, una o ambas de las
entradas deben estar en 1 para que la salida sea 1. Un ejemplo de
esta compuerta en lenguaje coloquial seria “Mañana iré de compras
o al cine”. Basta con que vaya de compras o al cine para que la
afirmación sea verdadera. En caso de que realice ambas cosas, la
afirmación también es verdadera. Aquí es donde la función XOR
difiere de la OR: en una compuerta XOR la salida será 0 siempre
que las entradas sean distintas entre si. En el ejemplo anterior, si
se tratase de la operación XOR, la salida seria 1 solamente si
fuimos de compras o si fuimos al cine, pero 0 si no fuimos a
ninguno de esos lugares, o si fuimos a ambos.
Tabla de verdad XOR
Puerta NXOR
No hay mucho para decir de esta compuerta. Como se
puede deducir de los casos anteriores, una compuerta
NXOR no es más que una XOR con su salida negada, por
lo que su salida estará en estado alto solamente cuando
sus entradas son iguales, y en estado bajo para las
demás combinaciones posibles.
Tabla de verdad NXOR
Mapa mental
Conclusión
En este informe pudimos estudiar que la compuertas lógicas son de gran utilidad en el diseño de los circuitos lógicos. Analizamos su operación lógica mediante el álgebra booleana. Y pudimos notar que gracias a esta álgebra podemos reducir circuitos electrónicos.
Referencias
https://es.wikipedia.org/wiki/Electr%C3%B3nica_digital
http://service.udes.edu.co/modulos/documentos/pedropatino/compuertas.pdf
http://www.ucontrol.com.ar/PDF/compuertasl.pdf
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