Puerta lógica

Keywords: Puerta lógica, CPU, Circuito de conmutación, Circuito integrado, Circuito paralelo, Circuito serie, Claude Elwood Shannon, Condición de carrera, Dispositivo electrónico

Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico que es la expresión física de un operador booleano en la lógica de conmutación. Cada puerta lógica consiste en una red de dispositivos interruptores que cumple las condiciones booleanas para el operador particular. Son esencialmente circuitos de conmutación.

Claude Elwood Shannon experimentaba 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 éstos 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.

Tabla de contenidos

1 Lógica positiva

1.1 Puerta SI
1.2 Puerta Y (AND)
1.3 Puerta O (OR)
1.4 Puerta O-exclusiva (XOR)

2 Lógica negativa

2.1 Puerta NO (NOT)
2.2 Puerta NO-Y (NAND)
2.3 Puerta NO-O (NOR)
2.4 Puerta equivalencia (XNOR)

3 Puertas lógicas triestado

4 Véase también

Lógica positiva

Puerta SI

framed|Símbolo de la función lógica SI a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado La puerta lógica SI, realiza la función booleana igualdad. En la práctica se suele utilizar como amplificador de corriente (buffer en inglés).

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

$Y = A \,$

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta SI
Entrada A	Salida A
0	0
1	1

Puerta Y (AND)

framed|Símbolo de la función lógica Y a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND, realiza la función booliana de producto lógico. Su símbolo en un punto (·) aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o símplemente A por B.

La ecuación característica que describe el comportamiente de la puerta AND es:

$Y = AB\,$

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta AND
Entrada A	Entrada B	Salida AB
0	0	0
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Su definición se puede dar, como una compuerta que entrega un 1 lógico sólo si todas las entradas estan a nivel alto 1.

Puerta O (OR)

framed|Símbolo de la función lógica O. a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR, realiza la operacion de suma lógica. Su símbolo es el más (+). Así la suma lógica de las variables A y B se indica como A + B y se lee A o B o simplemente A más B. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

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

$Y = A +B\,$

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta OR
Entrada A	Entrada B	Salida A + B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	1

Podemos definir la puerta O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico si al menos una de sus entradas está a 1.

Puerta O-exclusiva (XOR)

framed|Símbolo de la función lógica O-exclusiva. a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado La puerta lógica O-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es el más (+) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

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

$Y = A \oplus B\,$

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta XOR
Entrada A	Entrada B	Salida A $\oplus$ B
0	0	0
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Se puede definir esta puerta como aquella que proporciona un 1, sólo si las dos entradas son distintas, esto es, 1 y 0 ó 0 y 1.

Lógica negativa

Puerta NO (NOT)

framed|Símbolo de la función lógica NO a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado La puerta lógica NO (NOT en inglés) realiza la función booleana de inversión o negación de una variable lógica.

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

$Y=\overline{A}\,$

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NOT
Entrada A	Salida $\overline{A}$
0	1
1	0

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

Puerta NO-Y (NAND)

framed|Símbolo de la función lógica NO-Y. a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado La puerta lógica NO-Y, más conocida por su nombre en inglés NAND, realiza la operación de producto lógico negado. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

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

$Y = \overline{AB}=\overline{A}+\overline{B}\,$

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta NAND
Entrada A	Entrada B	Salida $\overline{AB}$
0	0	1
0	1	1
1	0	1
1	1	0

Podemos definir la puerta NO-Y como aquella que proporciona a su salida un 0 lógico únicamente cuando todas sus entradas están a 1.

Puerta NO-O (NOR)

framed|Símbolo de la función lógica NO-O. a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado La puerta lógica NO-O, más conocida por su nombre en inglés NOR, realiza la operacion de suma lógica negada. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

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

$Y = \overline{A+B}=\overline{A}\times\overline{B}\,$

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta OR
Entrada A	Entrada B	Salida $\overline{A+B}$
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	0

Podemos definir la puerta NO-O como aquella que proporciona a su salida un 1 lógico sólo cuando todas sus entradas están a 0. La puerta lógica NOR constituye un conjunto completo de operadores.

Puerta equivalencia (XNOR)

framed|Símbolo de la función lógica equivalencia. a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado La puerta lógica equivalencia, más conocida por su nombre en inglés XNOR, realiza la función booliana AB+A'B'. Su símbolo es un punto (·) inscrito en un círculo. En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica. La ecuación característica que describe el comportamiente de la puerta XOR es:

$Y = \overline{A \oplus B}\,$

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta XNOR
Entrada A	Entrada B	Salida $\overline{A \oplus B}$
0	0	1
0	1	0
1	0	0
1	1	1

Se puede definir esta puerta como aquella que proporciona un 1 lógico, sólo si las dos entradas son iguales, esto es, 0 y 0 ó 1 y 1.

Puertas lógicas triestado

Las puertas lógicas triestado (de tres estados), son un tipo de puertas es las cuales la salida tiene, además de los niveles alto y bajo, un tercer estado de alta impedancia normalmente representado por Z. El estado Z se implementa únicamente para facilitar el diseño de los circuitos, y no contiene ninguna información. Esta característica se utiliza en circuitos en los cuales las salidas de varias puertas lógicas se conectan a una única entrada, (evitando así un cortocircuito). Una entrada de control activa una única salida a la vez, dependiendo de la operación lógica requerida por el diseñador, mientras que las otras salidas se mantienen en el estado Z de alta impedancia (también denominado 'deshabilitado').

Véase también

Categoría:Electrónica Categoría:Informática

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