Puertas Lógicas


Puertas Lógicas
Puertas Lógicas

Las puertas lógicas, o compuertas lógicas, son dispositivos electrónicos con una función booleana u otras funciones como sumar o restar, 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. Experimentada con relés o interruptores electromagnéticos para conseguir las condiciones de cada compuerta lógica, por ejemplo, para la función booleana Y (AND) colocaba interruptores en circuito serie, ya que con uno solo de estos que tuviera la condición «abierto», la salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que para la implementación de una compuerta O (OR), la conexión de los interruptores tiene una configuración en circuito paralelo.

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.

Tipos de puertas lógicas.

Existen diferentes tipos de puertas lógicas.

  • A) lógicas directa
  • B) Lógicas negadas.

A) Lógica Directa.

Puerta SI (buffer)

La puerta lógica SI realiza la función booleana igualdad. En la práctica se suele utilizar como amplificador de corriente o como seguidor de tensión, para adaptar impedancias.

Símbolo de la función lógica SI: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado.
Puerta lógica SI __ (a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta SI es:

F = A

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta SI
Tabla de verdad puerta SI

Puerta AND

La señal de salida se activa sólo cuando se activan todas las señales de entrada, la ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es:

Símbolo de la función lógica Y: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
Puerta lógica AND (Y) __ (a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

S = A · B

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta AND
Tabla de verdad puerta AND
Diseños de una puerta AND  con transistores
Puerta AND con transistores

Puerta OR

La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR (OR ≡ O ≡ ∨), realiza la operación de suma lógica.

Símbolo de la función lógica SI: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado.
Puerta lógica OR __ (a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es:

F=A+B

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta OR
Tabla de verdad puerta OR
Diseños de una puerta puerta OR con transistores
Puerta OR con transistores

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 \oplus (signo más “+” inscrito en un círculo).

Símbolo de la función lógica SI: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado.
Puerta lógica XOR __ (a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:

F=A\oplus B\,
F=\overline {A}B+A\overline {B}\,

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta XOR
Tabla de verdad puerta XOR

B) Lógica Negada

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”.

Se puede definir como una puerta que proporciona el estado inverso del que esté en su entrada.

Símbolo de la función lógica SI: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado.
Puerta lógica NOT __ (a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOT es:

F=\overline {A}\,

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NOT
Tabla de verdad puerta NOT
Diseños de una puerta puerta NOT con transistores
Puerta NOT con transistores

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 ocasiones es llamada también barra de Sheffer.

Puerta lógica NAND __ (a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NAND es:

F=\overline {AB}=\overline {A}+\overline {B}\,

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NAND
Tabla de verdad puerta NAND
Diseños de una puerta puerta NAND con transistores
Puerta NAND con transistores

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 ocasiones es llamada también barra de Pierce.​

Puerta lógica NOR __ (a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado
Puerta lógica NOR __ (a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta NOR es:

F=\overline {A+B}=\overline {A}*\overline {B}\,

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NOR
Tabla de verdad puerta NOR
Diseños de una puerta puerta NOR con transistores
Puerta NOR con transistores

Puerta NOR-exclusiva (XNOR)

La puerta NO-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés NOR exclusive o XNOR, es el complemento de la puerta OR exclusiva, siendo su función booleana AB + A’B’. Se utiliza el mismo símbolo que la puerta OR exclusiva (signo más “+” inscrito en un círculo) y su representación en el diseño de circuitos lógicos y ecuación que la describe.

Símbolo de la puerta lógica XNOR
Símbolo de la puerta lógica XNOR

{\displaystyle Y={\overline {A\oplus B}}\,} o también como: {\displaystyle A\cdot B+{\overline {A}}\cdot {\overline {B}}}

Las tablas de verdad para dos y tres entradas o variables son las siguientes:

Tabla de verdad puerta XNOR
Tabla de verdad puerta XNOR

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