compuertas lógicas

COMPUERTAS LÓGICAS

Las compuertas son dispositivos que operan con aquellos estados lógicos mencionados en el punto anterior. Pueden asimilarse a una calculadora, por un lado ingresas los datos, la compuerta realiza la operación lógica correspondiente a su tipo, y finalmente, muestra el resultado en algún display.

Aplicación de una operación lógica

Cada compuerta lógica realiza una operación aritmética o lógica diferente, que se representa mediante un símbolo de circuito. La operación que realiza (Operación lógica) tiene correspondencia con una determinada tabla, llamada “Tabla de Verdad”. A continuación vamos a analizar las diferentes operaciones lógicas una por una comenzando por la más simple.

Compuerta negadora o NOT

Se trata de un amplificador inversor, es decir, invierte el dato de entrada y lo saca sobre una salida de baja impedancia, que admite la carga de varias compuertas en paralelo, o de un display de baja impedancia; por ejemplo si se pone su entrada a 1 (nivel alto) se obtiene una salida 0 (o nivel bajo), y viceversa. Esta compuerta dispone de una sola entrada que llamaremos A. Su operación lógica genera una salida S igual a la entrada A invertida.

Compuerta NOT

La tabla de verdad nos indica que la salida S siempre es el estado contrario al de la entrada A. La ecuación matemática binaria indica que la salida S es siempre igual a la entrada negada lo que se representa con la rayita sobre la A.

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Compuerta AND ó “Y”

Una compuerta AND tiene dos entradas como mínimo y su operación lógica es un producto de ambas entradas. El lector no se debe confundir porque las operaciones lógicas pueden no concordar con las aritméticas, aunque en este caso particular coincidan. Su salida será alta si sus dos entradas están a nivel alto.

Compuerta and

El nombre aclara la función. Deben estar altos A y B para que se levante S.

Una aplicación de esta compuerta puede ser un sistema de seguridad para un balancín. Para evitar que las manos del operario estén dentro de la zona de presión, se colocan dos pulsadores que ponen un uno en cada entrada. Los pulsadores están bien separados entre si. Recién cuando el operario los pulse aparece un uno en la salida que opera el relay del motor.

Compuerta OR ó “O”

Al igual que la anterior posee dos entradas como mínimo y la operación lógica, será una suma entre ambas. Aquí podemos ver que la operación aritmética no coincide con la lógica ya que la ultima condición de la tabla de verdad es 1+1=1 y en la operación aritmética seria 1+1=2. La operación lógica O es inclusiva; es decir que la salida es alta si una sola de las entradas es alta o inclusive si ambas lo son. Es decir, basta que una de las entradas sea 1 para que su salida también lo sea. Deben ser altas A “o” B o ambas al mismo tiempo, para que la salida sea alta.

Compuerta “Or”



Un ejemplo de uso puede ser que se desee que un motor se opere con una pequeña llave desde una oficina, o en forma local desde al lado del motor; pero no se desea que el motor se apague, si se cierran las dos llaves. La salida debe comandar al contactor del motor y las llaves de entrada deben conectar la tensión de fuente a las entradas.

Compuerta OR-EX ó XOR ó “O exclusiva”

En nuestro caso la OR Exclusiva tiene dos entradas (pero puede tener más) y lo que hará con ellas será una suma lógica entre “A” por “B”invertida y “A”invertida por “B”. Todo un lío si consideramos su fórmula pero su tabla de verdad es muy sencilla y su descripción también, ya que la salida será alta solo si una de las entradas lo es, pero no lo es, si lo son las dos al mismo tiempo.

Compuerta XOR

Como ejemplo recurrimos al caso anterior pero donde deseamos que si la maquina se opera en forma local no pueda operarse también en forma remota.

Estas serían básicamente las compuertas más sencillas. Pero no son todas las que hay porque existen combinaciones de las compuertas básicas con compuertas negadoras que vamos a ver a continuación.


Compuertas lógicas combinadas

Al agregar una compuerta NOT a la salida de cada una de las compuertas anteriores los resultados de sus respectivas tablas de verdad se invierten, y dan origen a tres nuevas compuertas: NAND, NOR y NOR-EX. Veamos ahora sus características y cual es el símbolo que las representa.

La compuerta NAND responde a la inversión del producto lógico de sus entradas, en su representación simbólica se reemplaza la compuerta NOT por un círculo sobre su salida.

Compuerta NAND

Una compuerta NOR se obtiene conectando una NOT a la salida de una OR. El resultado que se obtiene a la salida de esta compuerta resulta de la inversión de la operación lógica “o inclusiva” es como un “no a y/o b”. Igual que antes, solo se agrega un círculo a la compuerta OR y ya se obtiene el símbolo de una NOR.

Compuerta NOR

La compuerta NOR-EX, es simplemente la inversión de la compuerta OR-EX, los resultados se pueden apreciar en la tabla de verdad en donde la columna S es la negación de la anterior. El símbolo que la representa se obtienen agregando un circulo a la salida de una OR-EX.



Compuerta NOR-EX

Las compuerta “buffer” sería una compuerta negadora detrás de otra negadora lo cual no parece tener sentido ya que la tabla de verdad seria una repetición de la entrada en la salida. Pero sin embargo existen y tienen un uso muy importante aclarado por su nombre que significa expansora o reforzadora. Se usan para alimentar a un conjunto de compuertas conectadas sobre su salida. El buffer en realidad no realiza ninguna operación lógica, su finalidad es amplificar la señal (o refrescarla para decirlo de otra manera ya que no se incrementa su amplitud sino su capacidad de hacer circular corriente. Como puede ver en la figura 12 la señal de salida es la misma que la de entrada.

Compuerta buffer

Hasta aquí llegó la teoría aunque dimos algunos ejemplos prácticos. Ahora nos interesa más saber como se hacen evidentes estos estados lógicos y operaciones para lograr resultados prácticos, y en qué circuitos integrados se las puede encontrar. Pero antes debemos estudiar las distintas familias de compuertas que existen en la actualidad.



COMPROBACION DE COMPUERTAS LOGICAS

EN EL BLOCK DE LUIS MIGUEL GONZALEZ VALCIA.ANGEL GALVAN LUCIANO ENRIQUELUIS EDUARDO GUADALUPE ARIAS.PRACTICA 1.-PARA ESTA PRACTICA UTILIZAMOS EL MATERIAL:COMPUERTAS LOGICAS:74LS08 AND74LS04 NOT74LS32 OR.RESISTENCIAS:2 DE 330 OHMS3 DE 1 KILO OHMS1 DE 220.4 LED’S1 DIP SWITCHI.

PASOS:1.-ELABORACION DEL CIRCUITO DEACUERDO AL DIAGRAMA.2.-COMPROBACION POR MEDIO DE COMBINACIONES POR MEDIO DEL DIP SWICH EN EL CASO DE LA AND QUE LAS ENTRADAS SE MULTIPLICAN(COMPUERTA 08) SIGUIENDO LA TABLA DE VERDAD. TIENE 2

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ENTRADAS Y 1 SALIDA.3.-COMPROBACION DE LA COMPUERTA OR: NOS PERCATAMOS QUE CON ALMENOS UNA SEÑAL POSITIVA NUESTRA SALIDA ES 1 QUE ES SIMILAR A UNA SUMA(COMPUERTA 032) QUE ES IGUAL A2 ENTRASDA Y 1 SALIDA.4.-COMPROBACION DE LA NOT:ESTE ES UNA COMPUERTA INVERSORA POR LO TANTO EN LA ENTRADA TENEMOS 0 LOGICO, QUE ALA SALIDA CERA 1 LOGICO,ESTA COMPUERTA CUENTA CON 1 ENTRADA Y UNA SALIDA.5.-PARA LA COMPROBACION DE NOR:UTILIZAMOS LA 04 Y 032,ES LA COMBINACION DE LAS COMPUERTAS OR Y LA SALIDA 1 COMPUERTA NOT: Y CREEAMOS LA COMPUERTA NOR.

7- La comprobacion logica de la NAND es solo la negación de la AND su formula o ecuacón es x=!(AB) esta es una compuerta 02.

8-La comprobacion de XNOR al igual que lo anterior son solo negaciónes, esta es de la XOR que son mas complejas y con cierto numero de ecuaciones…

x=A#B

x=!A&B#A!C

Puerta (Compuerta) logica AND

La compuerta logica AND realiza la operacion boolena de producto logico. Su simbolo es un punto aunque aveces se omite. Su numero es 7408.

Ecuacion Caracteristica

F= A*B o F= AB o F= (A)(B)

Tabla de Verdad AND

A (entrada)

B (entrada)

F (salida)

0 0 0

1 0 0

0 1 0

1 1 1Diagrama

Materiales del ensamble para prueba

1- 7408 1- led 1-Dip switch de 2 o 4 interruptores 3-resistencia 220k

Fuente de votaje de 5V (para alimentacion y para switches)

Puerta (Compuerta) logica OR

La compuerta logica OR realiza la operacion booleana de suma logica.Su simbolo es un signo de mas (+).Su numero es 7432.


F=A+B

Tabla de Verdad OR

A (entrada)

B (entrada)

F (salida)

0 0 0

1 0 1

0 1 1

1 1 1Diagrama


1- 7432 1- led 1-Dip switch de 2 o 4 interruptores 3-resistencia 220k Fuente de votaje de 5V (para alimentacion y para switches)

Puerta (Compuerta) logica NOT

La compuerta logica NOT realiza la operacion booleana de inversion o negacion. Esta se representa con una linea por arriba de la variable o de las variables. Su numero es 7404.

Ecuacion Caracteristica.

F= Ā

A (entrada) F (salida)

0 1

1 0Diagrama



Puerta (Compuerta) logica NAND

La compuerta logica NAND realiza la operacion booleana de producto logico y luego lo invierte o niega el resultado, es decir, es una compuerta AND seguida de una compuerta NOT. Su numero es 7400.


F=A¯B = A¯+B¯

Tabla de verdad NAND

A (entrada)

B (entrada)

F (salida)

0 0 1

1 0 1

0 1 1

1 1 0Diagrama



Puerta (Compuerta) logica NOR

La compuerta Logica NOR realiza la operacion booleana de suma logica y luego invierte o niega el resultado, es decir es una compuerta OR seguida de una compuerta NOT. Su numero es 7402.


F = (A+B)¯¯ = A¯* B¯

Tabla de Verdad NOR

A (entrada)

B (entrada)

F (salida)

0 0 1

1 0 0

0 1 0

1 1 0Diagrama



Puerta (Compuerta) logica XOR

La compuerta lógica XOR o OR-Exclusiva realiza la función booleana A¯B+AB¯. Su símbolo es el mas (+) dentro de un círculo.Su numero es 7486.


F= A¯B+AB¯

Tabla de Verdad XOR

A (entrada)

B (entrada)

F (salida)

0 0 0

1 0 1

0 1 1

1 1 0Diagrama



Puerta (Compuerta) logica XNOR

La compuerta lógica XNOR o NOR-Exclusiva realiza la función booleana A¯B+AB¯ y luego invierte el resultado. Su símbolo es el mas (+) dentro de un círculo y toda la operacion esta negada.Su numero es 74266.


F= (A¯B+AB¯)¯¯

Tabla de Verdad XNOR

A B F

(entrada)

(entrada)

(salida)

0 0 1

1 0 0

0 1 0

1 1 1Diagrama



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