Tablas de verdad de puertas lógicas:una guía completa

Los sistemas digitales están en la cima de la tecnología humana. Dichos sistemas generalmente contienen un microcontrolador o computadora que almacena, procesa y comunica información en forma digital.

Pero esa es la superficie de todo.

Los circuitos digitales intercambian información en forma de dígitos binarios, 1 y 0. Además, las puertas lógicas sientan las bases que crearon la gran cantidad de circuitos lógicos digitales que tenemos hoy.

Sin embargo, si desea una comprensión más profunda de una tabla de verdad de puerta lógica básica, debe estar familiarizado con la lógica booleana.

Afortunadamente, escribimos este artículo para contarte todo sobre puertas lógicas, entradas binarias, operaciones lógicas y combinaciones de entradas.

¡Así que abróchate el cinturón y comencemos!

¿Qué es la puerta lógica y la tabla de verdad?

En el mundo digital, una puerta XOR lógica es un conjunto de transistores que trabajan juntos para manejar funciones booleanas estándar.

Además, es una herramienta que produce un solo nivel de salida mientras combina los niveles de entrada. Por lo tanto, el 1 lógico significa alto, mientras que el 0 lógico significa bajo.

Con las diferentes combinaciones de funciones matemáticas de salida binaria, puede realizar completamente la forma de un sistema digital.

¿Cómo funciona?

Varias computadoras pueden realizar operaciones complejas debido a la interrelación de una puerta lógica digital.

Los fabricantes implementan puertas básicas a través de moléculas, transistores, ópticas, diodos y relés. Incluso por diferentes elementos mecánicos. Por esta razón, puedes pensar en las puertas lógicas como circuitos electrónicos.

Puede construir puertas lógicas en diferentes formas, como circuitos integrados a pequeña escala (SSI), circuitos integrados a muy gran escala (VLSI) y circuitos integrados a gran escala (LSI).

Además, puede acceder a las salidas y entradas de todas las puertas de sus dispositivos electrónicos integrados, así como a las conexiones externas, de forma similar a las puertas lógicas individuales.

Tabla de verdad

Tabla de verdad

Fuente:Wikimedia Commons

Una tabla de verdad contiene las diferentes combinaciones de variables de entrada. También muestra las variables de salida coincidentes.

Además, la tabla de verdad explica cómo la puerta de salida del circuito lógico responde a diferentes niveles lógicos de entrada.

En esta tabla, los niveles de voltaje son lógica 1 y lógica 0. Además, tenemos dos niveles de lógica que son lógica negativa y lógica positiva.

Lógica alta y Lógica baja

Todas las entradas y salidas de las puertas lógicas simples tienen dos niveles; ENCENDIDO y APAGADO, ALTO y BAJO, VERDADERO O FALSO, o 1 y 0.

Para un sistema de lógica positiva, el nivel de voltaje más alto es 1, mientras que el nivel de voltaje más bajo es 0.

Sin embargo, en el sistema de lógica negativa, el nivel de voltaje más alto es 0, mientras que el nivel de voltaje más bajo es 1.

Pero, cuando considera el TTL (lógica transistor-transistor), puede ver el estado inferior como 0 voltios y el estado superior como cinco voltios.

Tipos de puertas lógicas

Tenemos siete tipos principales de puertas que puede combinar para integrar todo tipo de componentes digitales. Echemos un vistazo más de cerca a los siete tipos de puertas lógicas y cómo funcionan.

Puerta Y

La compuerta AND necesita dos o más entradas para operar y solo produce una única salida. La compuerta AND producirá una salida de 1 lógico cuando todas las entradas estén en un estado de 1 lógico.

Del mismo modo, genera una salida de 0 lógico cuando todas las entradas están en un estado de 0 lógico.

El signo para representar operaciones AND es “.” o ningún símbolo en absoluto.

Además, si tiene entradas X e Y, las entradas de la puerta AND pueden expresar la salida como Z =XY. También puede llamar a los tipos de compuerta AND “compuerta de todo o nada”.

Estos son los símbolos lógicos y las tablas de verdad de las compuertas AND de tres y dos entradas.

Fuente:wiki commons (editado)

Puerta AND de tres entradas

Tabla de verdad

Además, puede realizar puertas AND discretas haciendo uso de transistores o diodos.

Puede representar las entradas X e Y como 0V o +5V según corresponda. Además, Z representa la salida.

Para los diodos de la compuerta AND, si ambas entradas tienen el mismo valor, X =+5V e Y =+5V, los diodos estarán en condición OFF.

Por esta razón, la corriente no fluirá a través de la resistencia. Por lo tanto, no habrá caída de voltaje. Entonces, la salida es Z =+ 5V.

Asimismo, si ambas entradas son =0v, los diodos en paralelo estarán en condición ON. Por lo tanto, los diodos se comportarán como cortocircuitos. Además, la salida coincide con 0V.

Tablas de verdad de puertas lógicas– Puerta OR

Al igual que la puerta individual AND, la puerta OR tiene dos o más entradas y produce una sola salida.

Sin embargo, la puerta OR producirá una salida lógica 1 si una de sus entradas está en estado lógico 1. De manera similar, producirá una salida de 0 lógico si una de sus entradas está en estado de 0 lógico.

En otras palabras, una puerta OR es un dispositivo único que da 1 como salida siempre que una de sus entradas sea uno. El signo que se usa para representarlo es “+”.

Entonces, si tenemos X e Y como entradas, puedes representar la salida como Z=X+Y. Además, puede llamar a la puerta OR "cualquiera o todas las puertas".

Estos son los símbolos de las puertas lógicas y las tablas de verdad para las puertas OR de tres y dos entradas:

Puerta OR de dos entradas

Tabla de verdad

Puerta OR de tres entradas

Tabla de verdad

Además, puede realizar puertas OR discretas mediante el uso de transistores o diodos. Las entradas X e Y son 0v o +5V según corresponda. Además, Z representa la salida.

Ambos diodos estarán en condición OFF si ambas entradas tienen el mismo valor, X=0V e Y=0V. Por lo tanto, evita que la corriente fluya a través de la resistencia. Como no hay caída de voltaje, la salida es Z =0V.

Además, si ambas entradas o cualquiera de ellas =+5 V, los diodos en paralelo estarán encendidos y funcionarán como cortocircuitos.

Tablas de verdad de puertas lógicas– NO PUERTA

La puerta NOT convierte sus entradas en su opuesto. Por este motivo, también podemos llamarlo inversor. La puerta NOT tiene solo una entrada y una salida paralela.

La salida de este dispositivo es siempre el suplemento de la entrada. Entonces, si tenemos una entrada lógica 0, la puerta NOT producirá una salida lógica 1 y viceversa.

El símbolo “-“ representa la operación NOT. Puede leer la operación NOT como barra Z =X cuando 'X' representa la variable de entrada y 'Z' representa la variable de salida; puede leer la operación NOT como barra Z =X.

Aquí está el símbolo lógico y la tabla de verdad de la puerta NOT:

NO símbolo de puerta

Tabla de verdad

Las entradas representadas por X son 0V o +5V. Z también representará la salida. Por lo tanto, cuando la entrada X es igual a 0V, el transistor (Q1) se polariza inversamente y permanecerá APAGADO.

Por esta razón, la corriente no fluirá a través de la resistencia. Como no hay caída de tensión, la corriente de salida (Z) coincide con los +5 V.

Tablas de verdad de puertas lógicas– Puerta NAND

La puerta NAND es la primera puerta universal. Las puertas universales pueden realizar circuitos lógicos por sí solas.

Esta puerta puede llevar a cabo tres funciones primarias de nivel lógico:Y, O y NO. Además, la puerta NAND es una fusión de las puertas NOT y AND.

El símbolo “—” expresa las operaciones NAND. La puerta NAND producirá una salida de 0 lógico solo si cada entrada tiene un nivel de 1 lógico.

Aquí está el símbolo y la tabla de verdad de la puerta NAND de dos entradas:

Puerta NAND de dos entradas

Tabla de verdad

Cuando la entrada X e Y de la compuerta NAND discreta es igual a +5 V, ambos diodos estarán en estado APAGADO. Además, el transistor (Q1) obtendrá suficiente impulso base del suministro de la resistencia. Por lo tanto, el transistor estará encendido y la salida coincidirá con los 0 V.

Tablas de verdad de puertas lógicas– Puerta NOR

NOR significa NOT OR, lo que hace que la puerta NOR sea una combinación de puerta NOT y puerta OR. La puerta NOR es la segunda puerta universal. Aquí, la puerta NOR solo producirá una salida de nivel lógico 1 en un nivel lógico 0.

Además, para otras combinaciones de entradas, la salida permanece en el nivel lógico 0. Aquí está el símbolo y la tabla de verdad de la puerta NOR:

Símbolo de puerta NOR de dos entradas

Tabla de verdad

Puerta AND de dos entradas Las entradas representadas X e Y pueden ser 0V. Así, los transistores Q1 y Q2 permanecen en OFF. Por esta razón, no fluye tensión a través de la resistencia. Como no habrá caída de tensión, la corriente de salida (Z) coincide con los +5V.

Sin embargo, si alguna de las entradas es igual a +5 V, o ambas entradas coinciden con los 5 V, los transistores similares permanecen encendidos. Por lo tanto, la corriente de salida se relaciona con la tierra y =0V.

Tablas de verdad de puertas lógicas– Compuerta OR exclusiva

La puerta Ex-OR es un circuito lógico con dos entradas y una sola salida. Toma el estado 1 lógico si cualquiera de sus dos entradas toma el estado 1 lógico o si ambas entradas están en estado uno lógico.

Además, la salida toma un estado lógico 0. Puede utilizar la puerta Ex-OR como un inversor. Y para hacer esto, debe conectar un terminal de entrada a la lógica 1.

Aquí está el símbolo y la tabla de verdad:

Puerta Ex-OR

Tabla de verdad

Tablas de verdad de compuertas lógicas–Exclusivo-NOR GATE

La puerta X-NOR es la fusión de las puertas X-OR y NOT. También tiene un concepto de dos entradas y una sola salida.

El X-NOR tendrá una salida de 1 lógico cuando ambas entradas estén en 0 lógico o 1 lógico. La salida sería 0 lógico si una parte de la entrada es 1 mientras que la otra es 0.

Además, puedes llamar a esta puerta la puerta de la coincidencia. ¿Por qué? ¡Simple! Solo produce la salida (1) si las entradas coinciden.

También puede usar esta puerta como un inversor uniendo dos terminales de entrada a la lógica 0.

Aquí está el símbolo:

Puerta NOR exclusiva

Conclusión

Millones de puertas lógicas tienen cada una su aplicación única. La puerta AND funciona como una puerta habilitadora que permite que los datos se procesen a través de un canal. Además, la puerta OR ayuda a detectar más de un evento en un circuito.

El tipo de puerta NOT funciona como un inversor en la mayoría de los circuitos, mientras que la puerta NAND tiene un uso universal en casi todos los circuitos. La puerta NOR también es universal, y las puertas XOR y XNOR califican las operaciones aritméticas y ayudan en la detección de paridad y el cifrado en los circuitos, respectivamente. Bueno, eso concluye este artículo. Si tiene alguna pregunta, no dude en comunicarse con nosotros y estaremos encantados de ayudarle.