Compuertas Lógicas

Compuertas Lógicas

RESUMEN

las compuertas lógicas, son componentes digitales capaces de calcular una operación lógica dependiendo de la propiedad de la operación, por ejemplo la conjunción que sería un producto matemático en binario, a continuación veremos cada comportamiento de operación lógica según sea el caso.

Palabras Clave—compuertas, funcionamiento y usos, pruebas y confirmación en los montajes de protoboard, uso correcto.

I.    INTRODUCCIÓN

El estudio del comportamiento lógico, nos lleva directamente a la resolución de problemas de origen y función digital, por lo tanto lo que se desea con el presente documento, es precisamente eso dar a conocer de manera clara y contundente, el funcionamiento de cada compuerta sus propiedades sus usos su operación matemática, su representación, su estructura física y usos en la electrónica digital.

II.    DEFINICIÓN

Las compuertas lógicas, son aquellas que se utilizan con el mismo principio de las válvulas hidráulicas o un grupo de interruptores, los cuales al colocarlos de cierta manera nos dan posibles respuestas, entre uno y cero, estos cálculos están determinados por varios factores:

Tabla 1. Operadores y compuertas básicas.

Artículo entregado el 9 de septiembre de 2013.

Primer Autor: 367010, Antonio-chars@hotmail.com

Segundo Autor: 354343, jeyponce2015@hotmail.com.

Tercer Autor: 322584, juanp@bismark.net.co

A.     Negación; se determina o caracteriza, por negar toda verdad absoluta, quiere decir que en una tabla de verdad será; verdadero, negado es igual a falso, y viceversa.

B.     Conjunción; tiene su principio, basado en el verdadero únicamente, o se refiere también a una multiplicación matemática, en donde solamente si los dos valores son verdaderos, la respuesta será verdadera.

C.     Disyunción; representado como la letra o, hace alusión a una operación de referencia, en donde solamente si alguno de los valores es verdadero la respuesta será verdadera.

D.     Exclusividad; la exclusividad en aplicable a dos tipos de compuertas, es aplicable a la compuerta NOR o a la compuerta OR en donde con la compuerta OR será preferencial al cero, quiere decir, que siempre y cuando alguno de los valores A o B sea falso la respuesta será verdadera, en el caso de la compuerta NOR, será cuando los valores de entrada sean iguales el valor será verdadero, o igual a 1.

Teniendo esto en cuenta esto, existe una tabla para cada caso llamado tabla de verdad, y con una representación diferente. Véase tabla 1.

III.    REPRESENTACIÓN Y SIMBOLOGÍA

Existen algunos estándares, para hacer alusión a estas Compuertas en los diseños de circuitos electrónicos, para cada elemento lógico existe uno diferente, explicados a continuación por medio de la siguiente tabla:

Tabla 2. Simbología compuertas básicas.

Esta simbología, está dedicada a la solución de problemas, quiere decir, que la simbología que se ha optado para interpretar las compuertas lógicas, está diseñada para ser utilizada según sea el caso, por ejemplo para interpretar compuertas en algebra de Boole, o en un diseño electrónico con diagramación, será diferente. Se debe ubicar identificando cual es el caso pertinente.

IV.    PLANTEAMIENTO DEL PROBLEMA

A.    Usos y aplicaciones

Las compuertas lógicas, se han venido utilizando cada vez mas y de diversas formas con el paso del tiempo, al inicio de las primeras investigaciones,  Claude Elwood Shannon, experimentaba con relés, colocándolos de la forma correcta y así simulando las tablas de verdad, con el paso del tiempo estas compuertas se integraron en un circuito formado por transistores, en la informática, podemos ver como máxima expresión de las compuertas lógicas el microprocesador, (véase fig. 1).

Fig. 1 ejemplo de la estructura interna de una compuerta lógica, formada con transistores.

lógicas, NOT, AND, OR, EX, con las cuales formamos mas compuertas, realizando la unión de las antes mencionadas, estas compuertas, físicamente, se encuentran encapsulas, dentro de los circuitos electrónicos, a continuación mencionados, (véase tabla 3).

Tabla 3 compuertas e integrados

compuerta	IC
NAND	74xx00
NOT	74xx04
OR	74xx32
AND	74xx08
XOR	74xx86
XNOR	CD4077
NOR	74xx02
IF	74xx07

Entonces, teniendo conocimiento de esto damos por entendido el resultado de las pruebas, para cada compuerta de la siguiente, manera:

B.    ACTIVIDADES PRÁCTICAS.

Realice una comprobación del funcionamiento de cada una de las siguientes compuestas lógicas de acuerdo a la configuración de sus pines consignada en el manual TTL: 74xx00, 74xx04, 74xx08, 74xx32 y 74xx86. Empleando el siguiente esquema para verificar para todas ellas. (Véase fig. 2)

Tabla 4 tabla de verdad compuerta AND

A	B	A&B
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1
e
					Tabla 5 tabla de verdad compuerta NOT
C.    RESULTADOS
					A	A¯
Llevando   a   cabo   las   pruebas   anteriores   tenemos   como					0	1
resultado las tablas de verdad, obtenidas por cada componente,
					1	0
o  compuerta  lógica,  como  sabemos  témenos			las  compuertas

Tabla 6 tabla de verdad compuerta OR

A	B	A+B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Tabla 7 tabla de verdad compuerta XOR

A	B	A  ⊕B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Tabla 8 tabla de verdad compuerta NAND

A	B	A¯&B¯
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Las compuertas anteriormente descritas en la tabla 3, son las compuertas con las que se realizó pruebas, con excepción de las últimas tres, las cuales son; XNOR, esta compuerta es de tecnología CMOS, y el laboratorio, se realizo únicamente con la tecnología TTL, compuerta NOR, esta compuerta se puede interpretar con una compuerta OR, conectando una NOT a su salida, la IF, esta compuerta es utilizada como repetidor, y en este caso no es requerida.

V.    ABREVIATURAS  Y  ACRÓNIMOS

IC:   es   el   acrónimo,   para   referirse   a   integrated   circuit   o

monolithic  integrated		circuit (también  referido  como  un CI ,
un chip   de ,   o	un microchip)		es   un	conjunto		de  circuitos
electrónicos en	una	pequeña	placa	("chips")		de  material
semiconductor ,	Normalmente  silicio . Esto				puede		hacerse

mucho más pequeño que un  circuito discreto hecho a partir de componentes independientes.

VI.    RECOMENDACIONES FINALES

Las compuertas lógicas integradas en los IC, tienen un rango de funcionamiento, VCC, y GND, los cuales serán valor cero o de referencia para GND, y 5v para VCC.

El funcionamiento de la compuerta para determinar un valor de H1 o L0, será para L o nivel bajo de 0,2v a 0,8v, y para H o nivel alto será 2,4 a 5v.

Cualquier nivel superior a los indicados nos generara un posible daño al circuito integrado.

VII.    CONCLUSIONES

Los componentes electrónicos, en este caso las compuertas lógicas, son componentes capaces de realizar operaciones lógicas, las cuales se pueden comprobar, verificando entradas contra salidas, según sea el caso.

Las pruebas fueron positivas, y se ha podido comprobar el comportamiento de cada compuerta en un ambiente real, ya sabiendo esto, se pueden determinar qué operación lógica es necesaria para desarrollar diferentes casos.

El uso correcto de la protoboard, nos da como resultado, pruebas precisas y ordenadas.

REFERENCIAS

1.    TOCCI, Ronald J. Sistemas digitales principios y aplicación. México: Prentice-Hall Hispanoamericana S.A. 1993.

2.    ECG Master Replacement Guide

3.    ECG TTL Replacement Guide

4.    Wikipedia,  http://en.wikipedia.org/wiki/Integrated_circuit

5.    µcontrol,

 http://www.upnfm.edu.hn/bibliod/images/stories/tindustrial/libros  %20de%20electricidad/electronica%201y%202/Compuertas_Logi  cas.PDF.pdf