Puertas TTL NAND y AND

Supongamos que modificamos nuestro circuito inversor de colector abierto básico, agregando un segundo terminal de entrada como el primero:

Este esquema ilustra un circuito real, pero no se denomina "inversor de dos entradas". A través del análisis, descubriremos cuál es la función lógica de este circuito y, en consecuencia, cómo debería designarse.

Al igual que en el caso del inversor y el búfer, el grupo de diodos de "dirección" marcado como "Q1" se forma en realidad como un transistor, aunque no se utiliza en ninguna capacidad de amplificación. Desafortunadamente, una estructura de transistor NPN simple es inadecuada para simular los tres Las uniones PN son necesarias en esta red de diodos, por lo que se necesita un transistor (y un símbolo) diferente.

Este transistor tiene un colector, una base y dos emisores, y en el circuito, se ve así:

En el circuito de entrada única (inversor), la conexión a tierra de la entrada dio como resultado una salida que asumió el estado "alto" (1). En el caso de la configuración de salida de colector abierto, este estado "alto" era simplemente "flotante".

Permitir que la entrada flote (o que se conecte a Vcc) resultó en que la salida se conectara a tierra, que es el estado "bajo" o 0. Por lo tanto, una entrada de 1 resultó en una salida de 0 y viceversa.

Ilustración de circuito para estados de entrada

Dado que este circuito se parece mucho al circuito inversor simple, la única diferencia es un segundo terminal de entrada conectado de la misma manera a la base del transistor Q2, podemos decir que cada una de las entradas tendrá el mismo efecto en la salida.

Es decir, si cualquiera de las entradas está conectada a tierra, el transistor Q2 será forzado a una condición de corte, apagando así Q3 y flotando la salida (la salida pasa a “alta”). La siguiente serie de ilustraciones muestra esto para tres estados de entrada (00, 01 y 10):

En cualquier caso, donde hay una entrada conectada a tierra ("baja"), se garantiza que la salida será flotante ("alta"). Por el contrario, la única vez que la salida se volverá "baja" es si el transistor Q3 se enciende, lo que significa que el transistor Q2 debe estar encendido (saturado), lo que significa que ninguna de las entradas puede desviar la corriente R1 de la base de Q2.

La única condición que satisfará este requisito es cuando ambas entradas sean "altas" (1):

Puerta NAND

Al recopilar y tabular estos resultados en una tabla de verdad, vemos que el patrón coincide con el de la puerta NAND:

En la sección anterior sobre puertas NAND, este tipo de puerta se creó tomando una puerta AND y aumentando su complejidad agregando un inversor (puerta NO) a la salida. Sin embargo, cuando examinamos este circuito, vemos que la función NAND es en realidad el modo de operación más simple y natural para este diseño TTL.

Para crear una función AND usando circuitos TTL, necesitamos aumentar la complejidad de este circuito al agregar una etapa inversora a la salida, al igual que tuvimos que agregar una etapa de transistor adicional al circuito inversor TTL para convertirlo en un búfer:

Y puerta

La tabla de verdad y el circuito de puerta equivalente (una puerta NAND de salida invertida) se muestran aquí:

Por supuesto, los circuitos de puerta NAND y AND pueden diseñarse con etapas de salida de tótem en lugar de colector abierto. Estoy optando por mostrar las versiones de colector abierto en aras de la simplicidad.

REVISAR:

• Se puede crear una puerta TTL NAND tomando un circuito inversor TTL y agregando otra entrada.
• Se puede crear una puerta AND agregando una etapa inversora a la salida del circuito de la puerta NAND.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de puertas lógicas TTL