COMPUERTAS LÓGICAS
OBJETIVO
La finalidad de este informe es dar a
conocer los tipos de compuertas lógicas que existen, sus funciones y cuál es la
importancia de ellas y su aplicación dentro del campo industrial.
ÍNDICE
1.
Introducción
2.
Compuertas lógicas
3.
Tipos de compuertas lógicas
4.
Circuitos combinacionales y
secuenciales
5.
Conclusión
6.
Resumen
7.
Mapa mental
INTRODUCCIÓN
Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico con
una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o
excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología
electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados
en un chip.
La tecnología microelectrónica actual
permite la elevada integración de transistores actuando como conmutadores en redes lógicas dentro
de un pequeño circuito integrado. El chip de la CPU es una de las máximas expresiones de este avance
tecnológico. En nanotecnología se está desarrollando el uso de una compuerta lógica molecular, que haga posible la miniaturización de
circuitos.
COMPUERTAS LÓGICAS
Las
computadoras digitales utilizan el sistema de números binarios, que tiene dos
dígitos 0 y 1. Un dígito binario se denomina un bit. La
información está representada en las computadoras digitales en grupos de bits.
Utilizando diversas técnicas de codificación los grupos de bits pueden hacerse
que representen no solamente números binarios sino también otros símbolos
discretos cualesquiera, tales como dígitos decimales o letras de alfabeto.
Utilizando arreglos binarios y diversas técnicas de codificación, los dígitos
binarios o grupos de bits pueden utilizarse para desarrollar conjuntos
completos de instrucciones para realizar diversos tipos de cálculos.
La
información binaria se representa en un sistema digital por cantidades físicas
denominadas señales, Las señales eléctricas tales como voltajes existen a
través del sistema digital en cualquiera de dos valores reconocibles y
representan una variable binaria igual a 1 o 0. Por ejemplo, un sistema digital
particular puede emplear una señal de 3 volts para
representar el binario "1" y 0.5 volts para el
binario "0".
La
lógica binaria tiene que ver con variables binarias y con operaciones que toman
un sentido lógico. La manipulación de información binaria se hace por circuitos
lógicos que se denominan Compuertas.
Las
compuertas son bloques del hardware que producen señales en binario 1 ó 0
cuando se satisfacen los requisitos de entrada lógica. Las diversas compuertas
lógicas se encuentran comúnmente en sistemas de computadoras digitales. Cada
compuerta tiene un símbolo gráfico diferente y su operación puede describirse
por medio de una función algebraica. Las relaciones entrada - salida de las
variables binarias para cada compuerta pueden representarse en forma tabular en
una tabla de verdad.
TIPOS
DE COMPUERTAS LÓGICAS
- Compuerta AND: Cada compuerta tiene dos
variables de entrada designadas por A y B y una salida binaria designada por
x. La compuerta AND produce la multiplicación lógica AND: esto es: la salida es 1
si la entrada A y la entrada B están ambas en el binario 1: de otra manera, la
salida es 0. Estas condiciones también son especificadas en la tabla de verdad para la
compuerta AND. La tabla muestra que la salida x es 1 solamente cuando ambas
entradas A y B están en 1.El símbolo de operación algebraico de la función AND es el mismo que el símbolo
de la multiplicación de la aritmética ordinaria (*).Las compuertas AND pueden tener más de dos entradas y por definición, la salida
es 1 si todas las entradas son 1.
- Compuerta OR: La compuerta OR produce
la función sumadora, esto es, la salida es 1 si la entrada A o la entrada B o
ambas entradas son 1; de otra manera, la salida es 0. El símbolo algebraico de la función OR (+), es igual a la operación de
aritmética de suma. Las compuertas OR pueden tener más de dos entradas y por definición la salida
es 1 si cualquier entrada es 1.
- Compuerta NOT: El circuito NOT es un
inversor que invierte el nivel lógico de una señal binaria. Produce el NOT, o
función complementaria. El símbolo algebraico utilizado para el complemento es
una barra sobra el símbolo de la variable binaria. Si la variable binaria posee un valor 0, la compuerta NOT cambia su estado al
valor 1 y viceversa. El círculo pequeño en la salida de un símbolo gráfico de un inversor designa un
inversor lógico. Es decir cambia los valores binarios 1 a 0 y viceversa.
- Compuerta separador (YES): Un símbolo
triángulo por sí mismo designa un circuito separador, el cual no produce
ninguna función lógica particular puesto que el valor binario de la salida es
el mismo de la entrada. Este circuito se utiliza simplemente para amplificación de la señal. Por
ejemplo, un separador que utiliza 5 volt para el binario 1, producirá una
salida de 5 volt cuando la entrada es 5 volt. Sin embargo, la corriente
producida a la salida es muy superior a la corriente suministrada a la entrada
de la misma.De ésta manera, un separador puede excitar muchas otras compuertas que
requieren una cantidad mayor de corriente que de otra manera no se encontraría
en la pequeña cantidad de corriente aplicada a la entrada del separador.
- Compuerta NAND: Es el complemento de la
función AND, como se indica por el símbolo gráfico, que consiste en una
compuerta AND seguida por un pequeño círculo (quiere decir que invierte la
señal). La designación NAND se deriva de la abreviación NOT - AND. Una designación más
adecuada habría sido AND invertido puesto que es la función AND la que se ha
invertido. Las compuertas NAND pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el
complemento de la función AND.
- Compuerta NOR: La compuerta NOR es el
complemento de la compuerta OR y utiliza el símbolo de la compuerta OR seguido
de un círculo pequeño (quiere decir que invierte la señal). Las compuertas NOR
pueden tener más de dos entradas, y la salida es siempre el complemento de la
función OR.
- Compuerta XOR: 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”. 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 NOR-EX: 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 buffer: Las compuerta
“buffer” sería una compuerta negadora detrás de otra negadora lo cual no parece
tener sentido ya que la tabla de verdad sería 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.
CIRCUITOS
COMBINACIONALES Y SECUENCIALES
CONCLUSIÓN
Muchos
sistemas de control tienen el propósito de activar o desactivar eventos, cuando
se cumplen ciertas condiciones. La lógica combinatoria se refiere a la
combinación de dos o más compuertas lógicas básicas para obtener determinadas
funciones. Las compuertas lógicas son de suma importancia ya que son los
bloques de construcción básicos de los circuitos electrónicos digitales.
RESUMEN
Solo
0 y 1 son los valores posibles en el álgebra booleana. En la operación OR el
resultado será 1 si una o más variables es 1. El signo más denota la operación
OR y no la adición ordinaria. La operación OR genera un resultado de 0 solo
cuando todas las variables de entrada son 0.
En
la operación AND esta se ejecuta exactamente igual que la multiplicación
ordinaria de unos y ceros. Una salida igual a 1 ocurre sólo cuando en el caso
de que todas las entradas sean 1. La salida es cero en cualquier caso donde una
o más entradas sean 0.
El
INVERSOR Es un circuito que siempre tiene una sola entrada y su nivel lógico de
salida es siempre contrario al nivel lógico de la entrada.
Al
dejar una parta del integrado arriba esta se muestra como un 1 lógico.
Al
polarizar de manera incorrecta el integrado se quema de manera automática.
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