Circuitos básicos de compuertas lógicas
¿Qué es un circuito básico de compuertas lógicas ?
Las compuertas lógicas son circuitos electrónicos diseñados para obtener resultados booleanos (0,1), los cuales se obtienen de operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). Dichas compuertas son AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR, XNOR. Además se pueden conectar entre sí para obtener nuevas funciones .A continuación se describirán las características de las compuertas. Este tipo de dispositivos lógicos se encuentran implementados con transistores y diodos en un semiconductor y actualmente podemos encontrarlas en formas de circuitos integrados lógicos. Al mismo tiempo, puedes tu programar el comportamiento de otra manera, con circuitos reconfigurables o programable, como microcontroladores o FPGAs. Sin embargo, en este tutorial veremos las compuertas implementadas en circuitos independientes y su comportamiento.
Compuerta AND
Para la compuerta AND, La salida estará en estado alto de tal manera que solo si las dos entradas se encuentran en estado alto. Por esta razón podemos considerar que es una multiplicación binaria.
- Operación :Q=A.B
COMPUERTA OR
la compuerta OR, la salida estará en estado alto cuando cualquier entrada o ambas estén en estado alto. De tal manera que sea una suma lógica.
- Operación: Q=A+B
COMPUERTA NOT
En la compuerta NOT, el estado de la salida es inversa a la entrada. Evidentemente, una negación.
- Operación:Q=Q
COMPUERTA NAND
Para la compuerta NAND, cuando las dos entradas estén en estado alto la salida estará en estado bajo. Como resultado de la negación de una AND.
- Operación: Q= (A.B)
- Tabla de verdad y símbolo
NOR
En la compuerta NOR, cuando las dos entradas estén estado bajo la salida estará en estado alto. Esencialmente una OR negada.
- Operación: Q= (A+B)
- Tabla de verdad y símbolo
XOR
La compuerta XOR Su salida estará en estado bajo cuando las dos entradas se encuentren en estado bajo o alto. Al mismo tiempo podemos observar que entradas iguales es cero y diferentes es uno.
- Operación: Q= A.B+A.B
- Tabla de verdad y símbolo
XNOR
Su salida de hecho estará en estado bajo cuando una de las dos entradas se encuentre en estado alto. Igualmente, la salida de una XOR negada.
- Operación: Q=A.B+A.B
- Tabla de verdad y símbolo
Las compuertas además de tener un nombre, también se pueden identificar con una numeración, la cual es:
- AND = 7408
- OR = 7432
- NOT = 7404
- NAND = 7400
- NOR = 7402
- XOR = 7486
Así también por consiguiente existen distintas familias de circuitos integrados que se distinguen por el material semiconductor con el que realizan las compuertas y su manera de interconexión, dichas familias son:
- TTL: transistor transistor logic (lógicas de transistores)
- MOS: metal oxide semiconductor (semiconductor de óxido de metal)
- ECL: emitter coupled logic (lógica de acoplamiento de emisor)
- CMOS: complementary metal oxide semiconductor (semiconductor de óxido de metal complementario
Existen diferentes tipos de compuertas y algunas de estas son más complejas, con la posibilidad de ser simuladas por compuertas más sencillas. Todas estas tienen tablas de verdad que explican los comportamientos en los resultados que otorga, dependiendo del valor booleano que tenga en cada una de sus entradas. Trabajan en dos estado, "1" o "0", los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara. Las lógicas se explican a continuación:
- La lógica positiva es aquella que con una señal en alto se acciona, representando un 1 binario y con una señal en bajo se desactiva. representado un 0 binario.
- La lógica negativa proporciona los resultados inversamente, una señal en alto se representa con un 0 binario y una señal en bajo se representa con un 1 binario.
Compuerta AND
Esta compuerta es representada por una multiplicación en el Álgebra de Boole. Indica que es necesario que en todas sus entradas se tenga un estado binario 1 para que la salida otorgue un 1 binario. En caso contrario de que falte alguna de sus entradas con este estado o no tenga siquiera una accionada, la salida no podrá cambiar de estado y permanecerá en 0.Esta puede ser simbolizada por dos o más interruptores en serie de los cuales todos deben estar activos para que esta permita el flujo de la corriente.
Compuerta OR
En el Álgebra de Boole esta es una suma. Esta compuerta permite que con cualquiera de sus entradas que esté en estado binario 1, su salida pasará a un estado 1 también. No es necesario que todas sus entradas estén accionadas para conseguir un estado 1 a la salida pero tampoco causa algún inconveniente. Para lograr un estado 0 a la salida, todas sus entradas deben estar en el mismo valor de 0. Se puede interpretar como dos interruptores en paralelo, que sin importar cual se accione, será posible el paso de la corriente.
Compuerta NOT
En este caso esta compuerta solo tiene una entrada y una salida y ésta actúa como un inversor. Para esta situación en la entrada se colocará un 1 y en la salida otorgará un 0 y en el caso contrario esta recibirá un 0 y mostrará un 1. Por lo cual todo lo que llegue a su entrada, será inverso en su salida.
Compuerta NAND
También denominada como AND negada, esta compuerta trabaja al contrario de una AND ya que al no tener entradas en 1 o solamente alguna de ellas, está concede un 1 en su salida, pero si esta tiene todas sus entradas en 1 la salida se presenta con un 0.
Compuerta NOR
Así como vimos anteriormente, la compuerta OR también tiene su versión inversa. Esta compuerta cuando tiene sus entradas en estado 0 su salida estará en 1, pero si alguna de sus entradas pasa a un estado 1 sin importar en qué posición, su salida será un estado 0.
Compuerta XOR
También llamada OR exclusiva, esta actúa como una suma binaria de un dígito cada uno y el resultado de la suma sería la salida. Otra manera de verlo es que con valores de entrada igual el estado de salida es 0 y con valores de entrada diferente, la salida será 1.
Compuerta XNOR
Esta es todo lo contrario a la compuerta XOR, ya que cuando las entradas sean iguales se presentará una salida en estado 1 y si son diferentes la salida será un estado 0.
Las compuertas lógicas son dispositivos que operan con aquellos
estados lógicos que funcionan igual que una calculadora, de un lado
COMPUERTAS LÓGICAS 32
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
Historia de las compuertas lógicas
Sólo en 1938, el ingeniero americano Claude Elwood Shannon utilizó las teorías del álgebra de Boole para la solución de problemas de circuitos de telefonía con relés, habiendo publicado un trabajo denominado SymbolicAnalysis of Relay and Switching, prácticamente introduciendo en el área tecnológica el campo de la electrónica digital.
Los Circuitos básicos de compuertas Lógicas están compuestos por elementos digitales como la compuerta AND (Y), compuerta OR (O), compuerta NOT (NO) y otras combinaciones muy complejas de los circuitos antes mencionados
¿Para que nos sirven los circuitos básicos de compuertas lógicas ?
Los circuitos de conmutación y temporización, o circuitos lógicos, forman la base de cualquier dispositivo en el que se tengan que seleccionar o combinar señales de manera controlada. Entre los campos de aplicación de estos tipos de circuitos pueden mencionarse la conmutación telefónica, las transmisiones por satélite y el funcionamiento de las computadoras digitales.
Tipos de compuertas lógicas
Existen diferentes tipos de compuertas y algunas de estas son más complejas, con la posibilidad de ser simuladas por compuertas más sencillas. Todas estas tienen tablas de verdad que explican los comportamientos en los resultados que otorga, dependiendo del valor booleano que tenga en cada una de sus entradas
Trabajan en dos estado, "1" o "0", los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara. Las lógicas se explican a continuación:
- La lógica positiva es aquella que con una señal en alto se acciona, representando un 1 binario y con una señal en bajo se desactiva. representado un 0 binario.
- La lógica negativa proporciona los resultados inversamente, una señal en alto se representa con un 0 binario y una señal en bajo se representa con un 1 binario.
Internamente una compuerta está formada por transistores, que se encuentran con arreglos especiales de manera que la función operacional coincida con la definición de cada una de ellas. Cada compuerta tiene asociada una tabla de verdad, que expresa en forma escrita el estado de su salida para cada combinación posible de estados en sus entradas. Ya que las compuertas tiene una o mas entradas, la tabla de verdad se acomoda para formar una representación gráfica de sus resultados. También es notable que una tabla de verdad no es solamente para una compuerta específica sino que puede ser para un circuito formado por varias compuertas combinándose entre ellas, que proporcionan un resultando para combinación de entradas.
Las compuertas además de tener un símbolo esquemático que las distingue posee una expresión representativa para cada una de ellas, a dicha expresión se le conoce como expresión booleana y consiste en proporcionar una información de la operación que realiza.
Trabajan en dos estado, "1" o "0", los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara. Las lógicas se explican a continuación:
- La lógica positiva es aquella que con una señal en alto se acciona, representando un 1 binario y con una señal en bajo se desactiva. representado un 0 binario.
- La lógica negativa proporciona los resultados inversamente, una señal en alto se representa con un 0 binario y una señal en bajo se representa con un 1 binario.
Internamente una compuerta está formada por transistores, que se encuentran con arreglos especiales de manera que la función operacional coincida con la definición de cada una de ellas. Cada compuerta tiene asociada una tabla de verdad, que expresa en forma escrita el estado de su salida para cada combinación posible de estados en sus entradas. Ya que las compuertas tiene una o mas entradas, la tabla de verdad se acomoda para formar una representación gráfica de sus resultados. También es notable que una tabla de verdad no es solamente para una compuerta específica sino que puede ser para un circuito formado por varias compuertas combinándose entre ellas, que proporcionan un resultando para combinación de entradas.
Las compuertas además de tener un símbolo esquemático que las distingue posee una expresión representativa para cada una de ellas, a dicha expresión se le conoce como expresión booleana y consiste en proporcionar una información de la operación que realiza.
Trabajan en dos estado, "1" o "0", los cuales pueden asignarse a la lógica positiva o lógica negativa. El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara. Las lógicas se explican a continuación:
- La lógica positiva es aquella que con una señal en alto se acciona, representando un 1 binario y con una señal en bajo se desactiva. representado un 0 binario.
- La lógica negativa proporciona los resultados inversamente, una señal en alto se representa con un 0 binario y una señal en bajo se representa con un 1 binario.
Internamente una compuerta está formada por transistores, que se encuentran con arreglos especiales de manera que la función operacional coincida con la definición de cada una de ellas. Cada compuerta tiene asociada una tabla de verdad, que expresa en forma escrita el estado de su salida para cada combinación posible de estados en sus entradas. Ya que las compuertas tiene una o mas entradas, la tabla de verdad se acomoda para formar una representación gráfica de sus resultados. También es notable que una tabla de verdad no es solamente para una compuerta específica sino que puede ser para un circuito formado por varias compuertas combinándose entre ellas, que proporcionan un resultando para combinación de entradas.
Las compuertas además de tener un símbolo esquemático que las distingue posee una expresión representativa para cada una de ellas, a dicha expresión se le conoce como expresión booleana y consiste en proporcionar una información de la operación que realiza.