Las puertas lógicas son los componentes básicos de los circuitos integrados. Las puertas lógicas simples pueden estar formadas por transistores. La combinación de estos transistores puede hacer que los niveles alto y bajo que representan las dos señales pasen a través de ellos para generar una señal de nivel alto o bajo. Los niveles alto y bajo pueden representar respectivamente «verdadero» y «falso» lógicos o 1 y 0 en binario, realizando así operaciones lógicas. Para profundizar en uno de estos componentes fundamentales, aprenda sobre los transistores PMOS.
Puertas lógicas básicas
Aquí presentaremos 7 puertas lógicas básicas: puerta AND, puerta OR, puerta NOT, puerta NAND, puerta NOR, puerta XOR y puerta XNOR. Aprenderás sus símbolos lógicos, relaciones lógicas y tablas de verdad.
Puerta AND
La puerta AND también se denomina «circuito AND» o circuito lógico «AND». Es un circuito lógico básico que realiza la operación «AND». Tiene múltiples entradas y una salida.
La salida es alta cuando todas las entradas son altas (lógica 1) al mismo tiempo; de lo contrario, la salida es baja (lógica 0).
La expresión lógica matemática de la puerta AND es: Y = AB. La tabla de verdad es la siguiente:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Puerta OR
Puerta OR, también conocida como circuito OR, lógica y circuito. Si se cumple una de varias condiciones, se producirá un evento. Esta relación se denomina relación lógica «o». Un circuito con una relación lógica «OR» se denomina puerta OR.
La puerta OR tiene múltiples entradas y una salida, siempre que una de las entradas sea alta (lógica «1»), la salida es alta (lógica «1»). La salida es baja (lógica «0») solo cuando todas las entradas son bajas (lógica «0»).
La expresión lógica matemática de la puerta OR es: Y=A+B=(A’B’)’, y sus símbolos lógicos y tabla de verdad son los siguientes:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Puerta NOT
Una puerta NOT, también conocida como circuito NOT, inversor o circuito de negación lógica, es la unidad básica de un circuito lógico. Una puerta NOT tiene una entrada y una salida.
Cuando la entrada es alta (lógica «1»), la salida es baja (lógica «0»); por el contrario, cuando la entrada es baja (lógica «0»), la salida es alta (lógica «1»). La función lógica de la puerta NOT es equivalente a la NOT en el álgebra lógica, y la función del circuito es equivalente a la inversión. Esta operación también se denomina operación NOT.
La expresión lógica matemática de la puerta NOT es: F=A , y sus símbolos lógicos y tabla de verdad son los siguientes:
| Input | Output |
|---|---|
| A | Y |
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Puerta NAND
La puerta NAND es un circuito lógico básico de los circuitos digitales. Es una superposición de puertas AND y NOT, con múltiples entradas y una salida.
Primero se realiza la operación AND, seguida de la operación NOT. Cuando ambas entradas son altas (1), la salida es baja (0); si al menos una de las entradas es baja (0), la salida es alta (1).
El símbolo lógico y la tabla de verdad de la puerta NAND son los siguientes:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
Puerta NOR
La puerta NOR es el elemento básico del circuito lógico digital, que realiza la función lógica OR. Tiene múltiples entradas, 1 salida, y la puerta NOR de múltiples entradas puede estar compuesta por una puerta NOR de 2 entradas y un inversor.
La salida es alta (lógica 1) cuando ambas entradas A y B son bajas (lógica 0). Cuando cualquier entrada es alta (lógica 1), la salida es baja (lógica 0).
La expresión matemática de su relación lógica es: Y=A+B. El símbolo lógico y la tabla de verdad de la puerta NOR se muestran en la tabla siguiente.
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 0 |
Puerta XOR
Una puerta XOR es una puerta lógica que implementa una operación lógica XOR en lógica digital. Tiene múltiples entradas y una salida, y la puerta XOR de múltiples entradas puede estar compuesta por puertas XOR de dos entradas.
Si los niveles de las dos entradas son diferentes, la salida es un nivel alto 1; si los niveles de las dos entradas son iguales, la salida es un nivel bajo 0. Es decir, si las dos entradas son diferentes, la puerta XOR emite un nivel alto 1.
La expresión lógica de la puerta XOR: Y=A⊕B=A•B'+A'•B, el símbolo lógico y la tabla de verdad de la puerta XOR son los siguientes:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 0 |
XNOR Gate
La puerta XNOR, también llamada puerta de equivalencia, es la unidad básica de los circuitos lógicos digitales. Se forma añadiendo una puerta NOT a la salida de la puerta XOR, y tiene 2 terminales de entrada y 1 terminal de salida.
Cuando solo una de las dos entradas es baja (lógica 0), la salida es baja. Cuando los niveles de las dos entradas son iguales, la salida es alta (lógica 1).
Expresión lógica: F=A⊙B=A•B+A'•B'=(AB)', el símbolo lógico y la tabla de verdad de la puerta XNOR son los siguientes:
| Input | Output | |
|---|---|---|
| A | B | Y |
| 0 | 0 | 1 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
