Compuertas lógicas y sus operaciones

En este artículo, aprenderemos todo sobre las compuertas lógicas. Veremos los diferentes niveles lógicos en circuitos TTL, circuitos CMOS, como las puertas lógicas simples como OR, AND, NOT, NAND, NOR, etc.

Tipos de compuertas lógicas
Tipos de compuertas lógicas

¿Qué son las compuertas lógicas?

Las compuertas lógicas son el corazón de la electrónica digital. Una compuerta es un dispositivo electrónico que se utiliza para calcular una función de operaciones lógicas con una o más entradas binarias que produce como resultado una salida binaria .

Estas compuertas lógicas son los componentes básicos de cualquier sistema digital. La forma principal de construir estas puertas lógicas es utilizando diodos o transistores que actúan como interruptores electrónicos. Hoy en día, la mayoría de las puertas lógicas están hechas de MOSFET (transistores de efecto de campo de semiconductores de óxido de metal).

Tipos de compuertas lógicas

Ahora veamos cuantos tipos de compuertas tenemos y cómo funciona la lógica en cada una de ellos.

  1. Compuerta NOT
  2. Compuerta AND
  3. Compuerta OR
  4. Compuerta NAND
  5. Compuerta NOR
  6. Compuerta XOR
  7. Compuerta XNOR

Simbología de las compuertas lógicas

Hay dos conjuntos de símbolos para las puertas lógicas elementales de uso común, ambos definidos en ANSI / IEEE Std 91-1984 y su suplemento ANSI/IEEE Std 91a-1991.

El conjunto de «formas distintivas«, basado en esquemas tradicionales, se usa para dibujos simples y se deriva del estándar militar de los Estados Unidos MIL-STD-806 de las décadas de 1950 y 1960.

El conjunto de «forma rectangular», basado en ANSI Y32.14 y otros estándares de la industria tempranos refinados posteriormente por IEEE e IEC, tiene contornos rectangulares para todos los tipos de puertas y permite la representación de una gama mucho más amplia de dispositivos de lo que es posible con los tradicionales simbolos.

Puertas de entrada única

TipoForma distintivaForma rectangularÁlgebra
booleana
Tabla de verdad
BufferBuffer_ANSIBuffer_IECATabla de verdad de Buffer
NOTNOT_ANSINOT_IECExpresión 1 NOT o Expresión 2 NOTTabla de verdad NOT

Conjunción y Disyunción

ANDAND_ANSIAND_IECExpresión 1 AND o Expresión 2 ANDTabla de verdad AND
OROR_ANSIOR_IECA + B o A v BTabla de verdad OR

Negación alternativa y negación conjunta

NANDNAND_ANSINAND_IEC o Tabla de verdad NAND
NORNOR_ANSINOR_IEC o Tabla de verdad NOR

Exclusivo o y bicondicional

XORXOR_ANSIXOR_IEC o Tabla de verdad XOR
XNORXNOR_ANSIXNOR_IEC o Tabla de verdad XNOR

Compuerta Lógica NOT

La compuerta NOT se conoce generalmente como INVERSOR . Produce la salida exactamente inversa a la de la entrada dada. solo tiene una sola entrada A y una salida Q.

Compuerta Lógica NOT
Compuerta Lógica NOT

La puerta NOT es un circuito electrónico que produce una versión invertida de la entrada en su salida.

Tabla de verdad NOT
Tabla de verdad NOT

Compuerta Lógica AND digital

En la siguiente figura se muestra un circuito que realiza una operación AND. Tiene n entrada (n >= 2) y una sola salida.

Compuerta Lógica AND
Compuerta Lógica AND

La puerta AND es un circuito electrónico que da una salida alta (1) solo si todas sus entradas son altas.

Tabla de verdad AND
Tabla de verdad AND

2. Compuerta Lógica OR

En la figura se muestra un circuito que realiza una operación OR. Tiene n entrada (n >= 2) y una salida.

Compuerta Lógica OR
Compuerta Lógica OR

La puerta OR es un circuito electrónico que da una salida alta (1) si una o más de sus entradas son altas.

Tabla de verdad OR
Tabla de verdad OR

4. Compuerta NAND

Una operación NOT-AND se conoce como operación NAND. Tiene n entrada (n >= 2) y una salida.

Compuerta Lógica NAND
Compuerta Lógica NAND

Esta es una puerta NOT-AND que es igual a una puerta AND seguida de una puerta NOT. Las salidas de todas las puertas NAND son altas si alguna de las entradas es baja.

Tabla de verdad NAND
Tabla de verdad NAND

5. Compuerta NOR

Una operación NOT-OR se conoce como operación NOR. Tiene n entrada (n >= 2) y una salida.

Compuerta Lógica NOR
Compuerta Lógica NOR

Esta es una puerta NOT-OR que es igual a una puerta OR seguida de una puerta NOT. Las salidas de todas las puertas NOR son bajas si alguna de las entradas es alta.

Tabla de verdad NOR
Tabla de verdad NOR

6. Compuerta XOR

La puerta XOR o Ex-OR es un tipo especial de puerta. Se puede utilizar en medio sumador, sumador completo y restador. La puerta OR exclusiva se abrevia como puerta EX-OR o, en algún momento, como puerta X-OR. Tiene n entrada (n >= 2) y una salida.

Compuerta Lógica XOR
Compuerta Lógica XOR

La compuerta ‘OR exclusiva’ es un circuito que dará una salida alta si cualquiera de sus dos entradas, pero no ambas, es alta. Se utiliza un signo más () dentro de un círculo para mostrar la operación EOR.

Tabla de verdad XOR
Tabla de verdad XOR

7. Compuerta XNOR

La puerta XNOR es un tipo especial de puerta. Se puede utilizar en medio sumador, sumador completo y restador. La puerta NOR exclusiva se abrevia como puerta EX-NOR o, en algún momento, como puerta X-NOR. Tiene n entrada (n >= 2) y una salida.

Compuerta Lógica XNOR
Compuerta Lógica XNOR

El circuito de puerta ‘NOR exclusivo’ hace lo contrario a la puerta EOR. Dará una salida baja si cualquiera de sus dos entradas, pero no ambas, es alta. El símbolo es una puerta EXOR con un pequeño círculo en la salida. El círculo pequeño representa la inversión.

Tabla de verdad XNOR
Tabla de verdad XNOR

Aplicación de compuertas Lógicas

Las puertas lógicas tienen muchas aplicaciones, pero se basan principalmente en su modo de operación o en su tabla de verdad. Las compuertas lógicas básicas a menudo se encuentran en circuitos como termostatos de seguridad, cerraduras con botones, sistemas de riego automático, alarmas antirrobo activadas por luz y muchos otros dispositivos electrónicos.

Uso de compuertas en PLC Ladder

Las compuertas lógicas se pueden usar en muchas otra aplicaciones ya sea de manera virtual, como por ejemplo en la programación de PLC como funciones logicas en ladder.

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