Circuitos lógicos

ÍNDICE

INTRODUCCIÓN………………………………………………………………………..3

¿QUÉ ES UN CIRCUITO LÓGICO?.......................................................................4

COMPONENTES DE UN CIRCUITO LÓGICO……………………………………...5

COMPUERTAS LÓGICAS………………………………………………….………….6

TIPOS DE CIRCUITOS…………………………………………………………………13

ALGEBRA DE BOOLE…………………………………………………………………17

BIBLIOGRAFÍA………………………………………………………………………….24

1. INTRODUCCIÓN

En este trabajo lo que se busca es que el lector comprenda que es un circuito lógico, que partes lo conlleva o forma y lo lograremos explicando que es, como funciona y algunos ejemplos para comprender mejor.

2. ¿QUÉ ES UN CIRCUITO LÓGICO?

Un Circuito Lógico es aquel que maneja la información en forma de "1" y "0", dos niveles lógicos de voltaje fijos. "1" nivel alto o "high" y "0" nivel bajo o "low". Puede ser cualquier circuito que se comporte de acuerdo con un conjunto de reglas lógicas.

Los circuitos lógicos, forman la base de cualquier dispositivo en el que se tengan que seleccionar o combinar señales de manera controlada. Entre los campos de aplicación de estos tipos de circuitos pueden mencionarse la conmutación telefónica, las transmisiones por satélite y el funcionamiento de las computadoras digitales.

Son estructuras formales (sistemas abstractos) que representan sistemas para la transmisión de información de toda índole (desde la electricidad hasta datos informáticos) simulando el comportamiento real de un circuito eléctrico. Circuito eléctrico es toda transmisión de impulsos eléctricos.

Los circuitos eléctricos reales tienen los siguientes elementos:

1. Fuente de energía (batería, pila, tomacorriente)

2. Cable de transmisión.

3. Interruptores (llamados así porque interrumpen o permiten el flujo de electricidad)

4. Resistencia o receptor de información (foco, lámpara)

La energía parte del polo negativo de la fuente y se transmite por el cable, llega hasta el foco (que se prende) y viaja por el cable hasta llegar al polo positivo de la fuente.

Los circuitos que componen una computadora son muy diversos: los hay destinados a aportar la energía necesaria para las distintas partes que componen la máquina y los hay dedicados a generar, procesar y propagar señales que contienen información. Dentro de este segundo grupo se distinguen a su vez circuitos que trabajan con información analógica y los que tratan con valores digitales.

Las puertas lógicas son una manera muy conveniente de realizar circuitos lógicos por lo que son usadas en las computadoras digitales.

3. COMPONENTES DE UN CIRCUITO LÓGICO.

Una puerta lógica, o compuerta lógica, es un dispositivo electrónico con una función booleana. Suman, multiplican, niegan o afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Se pueden aplicar a tecnología electrónica, eléctrica, mecánica, hidráulica y neumática. Son circuitos de conmutación integrados en un chip.

Claude Elwood Shannon experimentaba con relés o interruptores electromagnéticos para conseguir las condiciones de cada compuerta lógica, por ejemplo, para la función booleana Y (AND) colocaba interruptores en circuito serie, ya que con uno solo de éstos que tuviera la condición «abierto», la salida de la compuerta Y sería = 0, mientras que para la implementación de una compuerta O (OR), la conexión de los interruptores tiene una configuración en circuito paralelo.

La tecnología microelectrónica actual permite la elevada integración de transistores actuando como conmutadores en redes lógicas dentro de un pequeño circuito integrado. El chip de la CPU es una de las máximas expresiones de este avance tecnológico.

En nanotecnología se está desarrollando el uso de una compuerta lógica molecular, que haga posible la miniaturización de circuitos.Todos los circuitos cuyos componentes realizan operaciones análogas a las que indican los operadores lógicos se llaman "Circuitos Lógicos" o "circuitos digitales".

EN CONCLUSIÓN: Los Circuitos Lógicos están compuestos por elementos digitales como la compuerta AND (Y), compuerta OR (O), compuerta NOT (NO) y otras combinaciones muy complejas de los circuitos antes mencionados.

• Compuertas lógicas básicas: OR, AND, NOT.

• Compuertas lógicas derivadas: NOR, NAND.

En el circuito lógico digital existe transmisión de información binaria entre sus circuitos. A primera instancia esto nos parece relativamente simple, pero los circuitos electrónicos son bastante complejos ya que su estructura está compuesta por un número muy grande de circuitos simples, donde todos deben funcionar de la manera correcta, para lograr el resultado esperado y no obtener una información errónea.

La información binaria que transmiten los circuitos ya mencionados, se representan de la siguiente forma:

"0" o "1"

"Falso" o "Verdadero"

"On" y "Off"

"Abierto" o "Cerrado"

o cualquier mecanismo que represente dos estados mutuamente excluyentes.

4. COMPUERTAS LÓGICAS.

Puerta SÍ o Buffer

Símbolo de la función lógica SÍ: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La puerta lógica SÍ, realiza la función booleana igualdad. En la práctica se suele utilizar como amplificador de corriente o como seguidor de tensión, para adaptar impedancias (buffer en inglés).

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta SI

Entrada Salida

0 0

1 1

Puerta AND

Puerta AND con transistores

Símbolo de la función lógica Y: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La puerta lógica Y, más conocida por su nombre en inglés AND (\scriptstyle AND \equiv Y \equiv \and ), realiza la función booleana de producto lógico. Su símbolo es un punto (•), aunque se suele omitir. Así, el producto lógico de las variables A y B se indica como AB, y se lee A y B o simplemente A por B.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta AND es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta AND

Entrada Entrada Salida

0 0 0

0 1 0

1 0 0

1 1 1

Así, desde el punto de vista de la aritmética módulo 2, la compuerta AND implementa el producto módulo 2.

Puerta OR

Puerta OR con transistores

Símbolo de la función lógica O: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La puerta lógica O, más conocida por su nombre en inglés OR (\scriptstyle OR \equiv O \equiv \or ), realiza la operación de suma lógica.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta OR es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta OR

Entrada Entrada Salida

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 1

Puerta OR-exclusiva (XOR)

Símbolo de la función lógica O-exclusiva: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado

La puerta lógica OR-exclusiva, más conocida por su nombre en inglés XOR, realiza la función booleana A'B+AB'. Su símbolo es \oplus (signo más "+" inscrito en un círculo). En la figura de la derecha pueden observarse sus símbolos en electrónica.

La ecuación característica que describe el comportamiento de la puerta XOR es:

Su tabla de verdad es la siguiente:

Tabla de verdad puerta XOR

Entrada Entrada Salida

0 0 0

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Se puede definir esta puerta como aquella que da por resultado uno, cuando los valores en las entradas son distintos. ej: 1 y 0, 0 y 1 (en una compuerta de dos entradas). Se obtiene cuando ambas entradas tienen distinto valor.

Si la puerta tuviese tres o más entradas , la XOR tomaría la función de suma de paridad, cuenta el número de unos a la entrada y si son un número impar, pone un 1 a la salida, para que el número de unos pase a ser par. Esto es así porque la operación XOR es asociativa, para tres entradas escribiríamos: a (b c) o bien (a b) c. Su tabla de verdad sería:

XOR de tres entradas

Entrada Entrada Entrada Salida

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 1

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 0

1 1 0 0

1 1 1 1

Desde el punto de vista de la aritmética módulo 2, la puerta XOR implementa la suma módulo 2, pero mucho más simple de ver, la salida tendrá un 1 siempre que el número de entradas

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