Puertas de salida especial

Puertas de salida complementarias

A veces es deseable tener una puerta lógica que proporcione salidas tanto invertidas como no invertidas. Por ejemplo, una puerta de entrada única que es tanto un búfer como un inversor, con una terminal de salida separada para cada función.

O una puerta de dos entradas que proporciona las funciones AND y NAND en un solo circuito. Estas puertas existen y se las conoce como puertas de salida complementarias .

La simbología general de dicha puerta es la figura básica de la puerta con una barra y dos líneas de salida que sobresalen de ella. En la siguiente ilustración se muestra una matriz de símbolos de puerta complementarios:

Usos de puertas complementarias

Las puertas complementarias son especialmente útiles en circuitos "abarrotados" donde puede que no haya suficiente espacio físico para montar los chips de circuito integrados adicionales necesarios para proporcionar salidas tanto invertidas como no invertidas utilizando puertas estándar e inversores adicionales. También son útiles en aplicaciones donde se necesita una salida complementaria de una puerta, pero la adición de un inversor introduciría un retardo de tiempo no deseado en la salida invertida en relación con la salida no invertida.

El circuito interno de las puertas complementadas es tal que tanto las salidas invertidas como las no invertidas cambian de estado casi exactamente al mismo tiempo:

Puertas de tres estados

Otro tipo de salida de puerta especial se llama triestado, porque tiene la capacidad de proporcionar tres modos de salida diferentes:sumidero de corriente (nivel lógico "bajo"), suministro de corriente ("alto") y flotante ("alto-Z" o alta impedancia ). Las salidas de tres estados generalmente se encuentran como una característica opcional en las puertas de búfer. Tales puertas requieren una terminal de entrada adicional para controlar el modo "high-Z", y esta entrada generalmente se llama enable .

Con la entrada de habilitación mantenida en “alto” (1), el búfer actúa como un búfer ordinario con una etapa de salida de tótem:es capaz de generar y absorber corriente. Sin embargo, la terminal de salida flota (entra en modo "Z alta") si alguna vez la entrada de habilitación está conectada a tierra ("baja"), independientemente del nivel lógico de la señal de datos.

En otras palabras, hacer que el terminal de entrada de habilitación sea "bajo" (0) efectivamente desconecta la puerta de cualquier cosa a la que esté conectada su salida para que ya no pueda tener ningún efecto.

Diagrama esquemático y tabla de verdad de búfer triestado

Los búferes de tres estados están marcados en diagramas esquemáticos con un carácter triangular dentro del símbolo de la puerta como este:

Operación de búfer Tristate con entradas de habilitación invertidas

Los búferes Tristate también se fabrican con entradas de habilitación invertidas. Dicha puerta actúa normalmente cuando la entrada de habilitación es "baja" (0) y entra en el modo de salida Z alta cuando la entrada de habilitación es "alta" (1):

Cambio bilateral

Un tipo especial de puerta conocida como interruptor bilateral utiliza transistores MOSFET controlados por puerta que actúan como interruptores de encendido / apagado para cambiar señales eléctricas, analógicas o digitales. La resistencia de "encendido" de dicho interruptor está en el rango de varios cientos de ohmios, mientras que la resistencia de "apagado" está en el rango de varios cientos de megaohmios .

Los interruptores bilaterales aparecen en los esquemas como interruptores SPST (unipolar, un solo tiro) dentro de cajas rectangulares, con un terminal de control en uno de los lados largos de la caja:

Un interruptor bilateral podría concebirse mejor como una versión de estado sólido (semiconductor) de un relé electromecánico:un contacto de interruptor accionado por señal que puede usarse para conducir prácticamente cualquier tipo de señal eléctrica. Por supuesto, al ser de estado sólido, el interruptor bilateral no tiene ninguna de las características indeseables de los relés electromecánicos, como "rebote" de contacto, formación de arco, velocidad lenta o susceptibilidad a vibraciones mecánicas.

Sin embargo, a la inversa, están bastante limitados en su capacidad de transporte de corriente. Además, la señal conducida por el "contacto" no debe exceder los voltajes del "riel" de la fuente de alimentación que alimenta el circuito del interruptor bilateral.

Cuatro interruptores bilaterales están empaquetados dentro del popular circuito integrado modelo "4066":

REVISAR:

• Puertas complementarias proporcionar señales de salida tanto invertidas como no invertidas, de tal manera que ninguna se retrase con respecto a la otra.
• Tristate Las puertas proporcionan tres estados de salida diferentes:alto, bajo y flotante (High-Z). Dichas puertas se ordenan en sus modos de salida de alta impedancia mediante una terminal de entrada separada llamada enable.
• Conmutadores bilaterales son circuitos MOSFET que proporcionan conmutación de encendido / apagado para una variedad de tipos de señales eléctricas (analógicas y digitales), controladas por señales de voltaje de nivel lógico. En esencia, son relés de estado sólido con una capacidad de manejo de corriente muy baja.

HOJA DE TRABAJO RELACIONADA:

• Hoja de trabajo de álgebra booleana