Compuertas lógicas
Las compuertas lógicas son el bloque de construcción básico y elemental de la electrónica digital. Todos los sistemas de microprocesadores, memorias, CPU, entre otros están construidos a partir de miles (y en algunos casos, millones) de pequeños bloques individuales llamados compuertas lógicas.
Concepto de alto y bajo en electrónica
En circuitos digitales el concepto básico de funcionamiento son los niveles de voltaje lógico y equivale a la diferencia de voltaje entre la señal y tierra. En palabras más simples, un nivel lógico es un voltaje en el que una señal puede existir. Convencionalmente nos referimos a estas señales como alto o bajo (también se puede referir a ellas como encendido o apagado, verdadero o falso). En un circuito ideal, un nivel alto equivale al voltaje de alimentación, mientras que un nivel bajo equivale a cero volts, sin embargo, debido a la construcción de las compuertas lógicas siempre existe una caída de tensión, por lo que el nivel de voltaje para el estado alto y bajo tiende a variar de acuerdo con el tipo de tecnología con el que esté construida la compuerta.
¿Para que sirve?
La principal función de una compuerta lógica es recibir niveles de alto y bajo en sus entradas, realizar una operación lógica y finalmente entregar una salida cuyo estado dependerá directamente de las entradas. Las compuertas lógicas reciben su nombre de acuerdo con el tipo de operación que realicen (adición, sustracción, multiplicación, negación).
Compuertas lógicas básicas
La familia de compuertas 7400 funcionan con una alimentación de entre 5 y 5.5V. El nivel bajo ronda entre los 0.2V a 0.8V, mientras que el nivel alto es de entre 2.4 y 5V.
Compuerta AND (7408)
La compuerta AND realiza la conjunción lógica de los operadores en sus entradas. La salida estará en alto solo cuando todas sus entradas se encuentren en alto.
Compuerta OR (7432)
La compuerta OR realiza la conjunción lógica de los operadores en sus entradas. La salida estará en alto cuando al menos unas de sus entradas se encuentren en alto.
Compuerta NOT (7404)
La compuerta NOT realiza la inversión lógica del operador en su entrada. La salida será la inversa de la entrada (es decir, cuando la entrada esté en alto, la salida estará en bajo, y cuando la entrada esté en bajo, la salida estará en alto).
Adicionalmente se puede colocar una compuerta NOT a la salida de las compuertas básicas para crear su contra parte . Dichas compuertas son:
Compuerta NAND (7400)
La compuerta NAND realiza la operación de la compuerta AND seguido de la operación NOT. Solamente cuando ambas entradas se encuentren en alto, la salida estará en bajo.
Compuerta NOR (7402)
La compuerta NOR realiza la operación de la compuerta OR seguido de la operación NOT. Solamente cuando ambas entradas se encuentren en bajo, la salida estará en alto.
Compuerta exclusiva XOR (7486)
La compuerta XOR realiza una operación basada en la de la compuerta OR. Solamente cuando una de las entradas esté en alto, entonces la salida estará en alto.
Configuración de pines
Todos los circuitos integrados de la familia 7400 siguen la misma distribución de entradas, salidas y alimentación de acuerdo con el siguiente diagrama:
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