Compuertas Lógicas

Las Compuertas Lógicas son circuitos electrónicos conformados internamente por transistores que se encuentran con arreglos especiales con los que otorgan señales de voltaje como resultado o una salida de forma booleana, están obtenidos por operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). También niegan, afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Estas compuertas se pueden aplicar en otras áreas de la ciencia como mecánica, hidráulica o neumática.

Las compuertas lógicas operan con aquellos estados lógicos que funcionan igual que una calculadora, de un lado ingresas los datos, ésta realiza una operación, y finalmente, te muestra el resultado.

Trabajan en dos estados, "1" o "0". El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregará.

Cada una de las compuertas lógicas se les representa mediante un símbolo, y la operación que realiza (Operación lógica) le corresponde una tabla, llamada Tabla de Verdad.

Compuerta AND

Esta compuerta es representada por una multiplicación en el Algebra de Boole. Indica que es necesario que en todas sus entradas se tenga un estado binario 1 para que la salida otorgue un 1 binario.

Compuerta OR

En el Algebra de Boole esta es una suma. Esta compuerta permite que con cualquiera de sus entradas que este en estado binario 1, su salida pasara a un estado 1 también.

El hecho de que la suma y la multiplicación sean asociativas permite utilizar compuertas AND Y OR de más de dos entradas, sin ambigüedades en la interpretación: si x, y, z son las entradas a una compuerta AND de tres entradas, la salida, xyz, será 1 en sólo una de las 8 combinaciones posibles de valores de entrada: x=y=z= 1. En el caso de la compuerta OR de tres entradas, la salida, x+y+z será 0 sólo cuando x=y=z=0 y será 1 para cualquiera de las 7 combinaciones restantes.

Compuerta NOT

En este caso esta compuerta solo tiene una entrada y una salida y esta actúa como un inversor. Para esta situación en la entrada se colocará un 1 y en la salida otorgara un 0 y en el caso contrario esta recibirá un 0 y mostrara un 1.

Compuerta NAND

También denominada como AND negada, esta compuerta trabaja al contrario de una AND ya que al no tener entradas en 1 o solamente alguna de ellas, esta concede un 1 en su salida, pero si esta tiene todas sus entradas en 1 la salida se presenta con un 0.

Compuerta NOR

Así como vimos anteriormente, la compuerta OR también tiene su versión inversa. Esta compuerta cuando tiene sus entradas en estado 0 su salida estará en 1, pero si alguna de sus entradas pasa a un estado 1 sin importar en qué posición, su salida será un estado 0.

Compuerta XOR

También llamada OR exclusiva, esta actúa como una suma binaria de un digito cada uno y el resultado de la suma seria la salida. Otra manera de verlo es que con valores de entrada igual el estado de salida es 0 y con valores de entrada diferente, la salida será 1.

Compuerta XNOR

Esta es todo lo contrario a la compuerta XOR, ya que cuando las entradas sean iguales se presentará una salida en estado 1 y si son diferentes la salida será un estado 0.

Compuerta IF

Esta compuerta no es una muy utilizada o reconocida ya que su funcionamiento en estados lógicos es parecido a si solo hubiera un cable conectado porque exactamente lo que se le coloque en la entrada, se encontrara en la salida. Pero también es conocido como un buffer, en la práctica se utiliza como amplificador de corriente o como seguidor de tensión para adaptar impedancias.

Ejemplo

Para resolver este diagrama se deben identificar las entradas y compuertas que se encuentran:

Entradas;  X Y Z

Compuertas; not (inversor), and (multiplicación), or (suma)

Función Boleana

Este circuito cuenta con 3 entradas XYZ en las cuales X & Z están conectadas a una compuerta inversora en la primera compuerta and se encuentra una entrada de X negada con Y en la segunda compuerta de and se encuentra Z negada con Y las salidas de estas compuertas están conectadas a una compuerta or, el resultado final del sistema (salida) es X’Y + YZ’

Tabla de verdad

X	Y	Z	F
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1
1	0	0
1	0	1
1	1	0
1	1	1

 -----------------------------------------------1ª Forma Sustitución----------------------------------------------

X	Y	Z	F
0	0	0	0
0	0	1
0	1	0
…

X	Y	Z	F
0	0	0
0	0	1
0	1	0
0	1	1	1
…

 

-------------------------------------------2ª FORMA------------------------------------------

F= X’Y + YZ’ 

     X’Y                                                                                                                   

     0 1                                                                                           

  YZ’

  10  

X	Y	Z	F
0	0	0	0
0	0	1	0
0	1	0	1
0	1	1	1
1	0	0	0
1	0	1	0
1	1	0	1
1	1	1	0

[1] Bustamante, A., 2011. Lógica Y Argumentación. Pearson Educación de México, SA de CV.

[2] "Las Compuertas Lógicas y sus Operaciones Lógicas (Y, O, NO, NAND, NOR, XOR, XNOR)", Logicbus.com.mx , 2021. [En línea]. Disponible: https://www.logicbus.com.mx/compuertas-logicas.php. [Consultado: 7 de septiembre de 2021].

[3] Service.udes.edu.co , 2021. [En línea]. Disponible: http://service.udes.edu.co/modulos/documentos/pedropatino/compuertas.pdf. [Consultado: 7 de septiembre de 2021].