Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico el cual es la expresión física de un operador booleano en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos interruptores que cumple las condiciones booleanas para el operador particular. Son esencialmente circuitos de conmutación integrados en un chip.
Puerta SÍ o Buffer
La puerta lógica SÍ, realiza la función booleana igualdad. En la práctica se suele utilizar como amplificador de corriente o como seguidor de tensión, para adaptar impedancias (buffer en inglés).
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta SÍ es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta SI
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Entrada A
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Salida A
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0
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0
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1
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1
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Puerta AND
La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND ( ), realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punto (·), aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o simplemente A por B.
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta AND
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Entrada A
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Entrada B
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Salida
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1
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1
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Puerta OR
La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR ( ), realiza la operación de suma lógica.
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta OR
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Entrada A
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Entrada B
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Salida
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0
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1
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Puerta OR-exclusiva (XOR)
La puerta lógica OR-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.
La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta XOR
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Entrada A
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Entrada B
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Salida
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0
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Puerta NO (NOT)
La puerta lógica NO (NOT en inglés) realiza la función booleana de inversión o negación de una variable lógica. Una variable lógica A a la cual se le aplica la negación se pronuncia como "no A" o "A negada".
Su tabla de verdad es la siguiente:
Tabla de verdad puerta NOT
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Entrada A
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Salida
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0
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1
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1
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Puerta NO-Y (NAND)
La puerta lógica NO-Y, más conocida por su nombre en inglés NAND, realiza la operación de producto lógico negado. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.
Tabla de verdad puerta NAND
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Entrada A
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Entrada B
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Salida
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Puerta NO-O (NOR)
La puerta lógica NO-O, más conocida por su nombre en inglés NOR, realiza la operación de suma lógica negada. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.
Tabla de verdad puerta NOR
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Entrada A
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Entrada B
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Salida
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Puerta equivalencia (XNOR)
La puerta lógica equivalencia, realiza la función booleana AB+~A~B. Su símbolo es un punto (·) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica. La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XNOR es:
Tabla de verdad puerta XNOR
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Entrada A
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Entrada B
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Salida
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CODIFICADORES
Es un circuito combinacional formado por 2 a la n entradas y n salidas cuya función es tal que cuando una sola entrada adopta un determinado valor lógico ( 0 o 1 , según las propiedades del circuito) las salidas representan en binario el número de orden de la entrada que adopte el valor activo.
Los codificadores comerciales construidos con tecnología MSI son prioritarios, esto quiere decir que la combinación presente a la salida será la correspondiente a la entrada activa de mayor valor decimal.
El diseño de un codificador se realiza como el de cualquier circuito combinacional
Codificador 74ls148
Este circuito está construido con tecnología TTL es un codificador que tiene 8 líneas de entrada y tres de salida. La principal aplicación es la obtención de un código binario a partir de las líneas procedentes de un teclado.
Además de las líneas de entrada y salida de datos, dispone de una entrada de inhibición. Tiene también dos salidas: O y GS. La primera indica que todas las entradas están a nivel alto; y la segunda nos indica que alguna de las entradas ha sido activada.
Multiplexores
La función de multiplexor consiste en enviar por un solo canal de salida alguna de las informaciones presentes en varias líneas de entrada.
Los circuitos que realizan esta función se llaman Multiplexadores y están formadas por N líneas de entrada de información, una salida y n entradas de control. La relación entre las entradas de información y las de control es la siguiente:
N=2n
Multiplexor 74 LS 151
Es un circuito de 8 líneas de entrada, tres de selección A, B y C, y una de inhibición, S. Dispone también de dos salidas complementarias Y y W.
La entrada d inhibición S a nivel alto fuerza las salidas Y y W a nivel bajo y alto respectivamente, sea cual sea el valor de las entradas de inhibición y de selección.
DECODIFICADORES
Son circuitos combinacionales de N entradas y un número de salidas menor o igual a 2n. Básicamente funciona de manera que al aparecer una combinación binaria en sus entradas, se activa una sola de sussalidas (no siempre).
Los codificadores realizan la función inversa a los codificadores. Un decodificador selecciona una de las salidas dependiendo de la combinación binaria presente a la entrada.
DECODIFICADOR 74 LS 48:
Es un circuito construido con tecnología TTL. Tiene 4 líneas de entrada y 10 de salida. Aplicando una combinación BCD a su entrada, activa la correspondiente línea de salida.
ELEMENTOS DE MEMORIA Y SISTEMAS SECUENCIALES
En los sistemas secuenciales la salida Z en un determinado instante de tiempo ti depende de X en ese mismo instante de tiempo ti y en todos los instantes temporales anteriores. Para ello es necesario que el sistema disponga de elementos de memoria que le permitan recordar la situación en que se encuentra (estado).
S(t 1) H(X(t),S(t)) H: función de transición
Z(t) G(X(t),S(t)) G: función de salida
Como un sistema secuencial es finito, tiene una capacidad de memoria finita y un conjunto finito de estados posibles máquina finita de estados (FSM: finite state machine)
UN SISTEMA SECUENCIAL
Dispone de elementos de memoria cuyo contenido puede cambiar a lo largo del tiempo. El estado de un sistema secuencial viene dado por el contenido de sus elementos de memoria.
Es frecuente que en los sistemas secuenciales exista una señal que inicia los elementos de memoria con un valor determinado: señal de inicio (reset).
FLIP-FLOP
Todos pueden ser de dos tipos, a saber: Flip-Flop activado por nivel (FF-AN) o bien Flip-Flop maestro-esclavo (FF-ME). El primero recibe su nombre por actuar meramente con los "niveles" de amplitud 0-1, en cambio el segundo son dos FF-AN combinados de tal manera que uno "hace caso" al otro.
Un circuito flip-flop puede mantener un estado binario indefinidamente (Siempre y cuando se le esté suministrando potencia al circuito) hasta que se cambie por una señal de entrada para cambiar estados. La principal diferencia entre varios tipos de flip-flops es el número de entradas que poseen y la manera en la cual las entradas afecten el estado binario.
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