Compuertas logicas

Una compuerta lógica es un dispositivo electrónica que en función de los valores de entrada otorga un resultado o una salida determinada, son la base de la electrónica digital. Se utilizan no solo en electrónica si no que conceptualmente sus fundamentos se aplican en otras áreas de la ciencia, Mecánica hidráulica o neumática por ejemplo. vamos a comentar el funcionamiento de algunas compuertas lógicas básicas y sus tablas de verdad.

COMPUERTA SI (BUFFER)

Esta compuerta parece no tener mucho sentido, ya que muestra a la salida el mismo valor que en la entrada, pero en realidad tiene mucho sentido a la hora de realizar adaptaciones de corriente de diferentes etapas de un circuito.

Compuerta logica SI y su tabla de verdad

COMPUERTA NOT

Todo lo que ingresa por la entrada, a la salida entrega lo opuesto, si ingresa un estado alto “1” a la salida se vera un estado bajo “0” por ejemplo, tiene una sola entrada.

COMPUERTA AND

Para que una compuerta AND entregue un uno a la salida, todas las entradas deben tambien estar en uno, basta con que alguna con lo este para que en la salida se vea un cero, “Si condición uno Y condición dos Y condición tres se cumplen, entonces la salida sera verdadera.” En términos simbólicos a la operación se la conoce con el símbolo “.” o “ˆ“.

COMPUERTA OR

Esta compuerta es diferente a la AND, basta con que una de las entradas este en estado alto para que automáticamente la salida pase a estar en estado alto, “Si condición uno O condición dos O condición tres entonces la salida sera verdadera”. En términos simbólicos a la operación se la conoce con el símbolo +.

COMPUERTA XOR (DE DOS ENTRADAS)

Este tipo de compuertas son una derivación de las compuertas básicas que comentamos al comienzo, tienen una condición de salida no tan transparente como los casos anteriores, pero son muy utilizadas en el mundo de la electrónica digital.

Para un sistema de dos entradas la ecuación característica es la siguiente.

Como se puede ver, la salida deja de ser tan intuitiva con en los casos anteriores, de manera que es necesario diagramar la tabla de verdad para calcular correctamente el resultado.

Como dato memotecnico, para una compuerta XOR de dos entradas podemos decir que a la salida va un uno si las dos entradas son distintas.

Compuerta logica XOR tabla de verdad y ecuacion caracteristica

COMPUERTA XOR (DE TRES ENTRADAS)

Funciona de la misma manera que la de dos entradas, solo que es mas largo el calculo, puesto que primero tenemos que hacer el calculo con dos entradas y luego sumarle la tercera, esta operatoria aplica para una compuerta XOR de cualquier cantidad de entradas, solo es necesario estar atento en el calculo y listo.

Como dato memotecnico, para una compuerta XOR de tres entradas podemos decir que la salida sera un uno si la cantidad de unos en la entrada es impar.

Compuerta XOR de tres entradas y su tabla de verdad

Compuertas lógicas

Las compuertas lógicas realizan funciones con solo 2 condiciones "0" y "1".
"0" = FALSE
"1" = TRUE

La mayoría de los cicuitos integrados utilizados en los proyectos de esta página son negativos o NMOS.Entonces:
"0" es negativo o 0 voltios y
"1" es igual al voltaje positivo.

En la mayoría de los proyectos y aplicaciones se utilizan 2 tipos de tecnología en compuertas lógicas, la tecnología TTL y la tecnología CMOS

Tecnología TTL

Su nombre viene de inglés: Transistor Transistor Logic
Se conocen normalmente por que se alimentan con 5 Voltios y responden con buena velocidad.

La tensión de alimentación es muy exacta: 5 Voltios con un margen de tolerancia máximo de un 5%.
Algunas pueden manejar velocidades de más de 200 MHz.
Su consumo es realmente alto comparado con el CMOS.

La numeración de los circuitos integrados inicia con 74 y normalmente una o dos letras que indican el tipo

L: bajo consumo.
S: schottky (mayor velocidad)
LS: schottky de menor consumo (Los más comunes)
HC: Adaptación de la tecnología CMOS con mayor velocidad
además existen otras letras poco comunes.

Al diseñar nuestros proyectos debemos conectar un condensador entre las patillas de la alimentación de cada circuito integrado TTL y tratar de no usar distancias de conexión muy largas entre ellos. Ya que estos circuitos integrados son propensos a oscilar y generar ruido en las lineas que puede hacer fallar nuestro proyecto.

Tecnología CMOS

Su nombre viene de Complementary Metal-Oxide-Semiconductor
Las principales ventajas de la tecnología CMOS son la flexibilidad en la alimentación (3 Voltios a 18) y su bajo consumo, que es prácticamente 0 en reposo.
Sus principales desventajas han sido su baja velocidad y su sensibilidad a la electricidad estática
pero son desventajas que se van superando con el tiempo y actualmente muchos circuitos integrados combinan varias tecnologías.

La mayoria de circuitos integrados CMOS usan la serie 4000,
Por ejemplo: CD4001, BU4069, TC4011
Y algunos fabricantes tambien la serie 14000 como el caso de motorola con MC14069UBCP.

Al realizar nuestros proyectos con circuitos integrados CMOS debemos tener extremo cuidado con la manipulación ya que con solo la electricidad estática en nuestros dedos o el equipo de soldar se pueden dañar, a veces es mejor armar el diseño con un portaintegrado y al terminar de soldar los demás elementos del proyecto se insertan los circuitos integrados CMOS.