Puertas lógicas


 PUERTAS LOGICAS

 

¿Qué es una compuerta lógica?

Los dispositivos lógicos combinacionales son dispositivos digitales que convierten entradas binarias en salidas binarias con base en las reglas de la lógica matemática. Estos dispositivos son comúnmente conocidos como compuertas, ya que controlan el flujo de señales de las entradas a una sola salida.

Normalmente, todas las compuertas lógicas tienen una salida y dos entradas, algunas compuertas lógicas como la compuerta NOT o  inversor tienen solo una entrada y una salida. Es un dispositivo electrónico con una función booleana u otras funciones como sumar o restar, 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.

El nivel lógico en bajo representa cero volts y el nivel lógico en alto representa 3 o 5 volts

¿Qué es un nivel lógico?

Un nivel lógico se define como un estado o voltaje específico de una señal, sabemos que 0 y 1 son los dos estados de compuertas lógicas. Los niveles lógicos 0 y 1 se conocen como BAJO (LOW) y ALTO HIGHT), respectivamente. En electrónica digital, estos niveles lógicos binarios desempeñan un papel crucial en el almacenamiento y la transferencia de datos.

Estos niveles lógicos se pueden entender como estados de encendido y apagado. Como se mencionó anteriormente, los niveles lógicos se introducen en la compuerta lógica mediante el voltaje de suministro.

A continuación, las principales puertas lógicas:

 

PUERTA AND

 



 

 

PUERTA NOT O INVERSOR

 



 

PUERTA OR



 



 

PUERTA OR EXCLUSIVE





CUÁDRUPLE PUERTA NOR CMOS



CUÁDRUPLE PUERTA NAND CMOS



 

CARACTERSITICAS DE LAS PUERTAS LOGICAS

 Las características más importantes que tienen las puertas lógicas son:

_ Retardo de propagación. Es el retraso de respuesta que presenta una puerta lógica desde que se aplica una entrada lógica al circuito y este da la respuesta correspondiente a esa entrada.

_ Potencia de disipación. Es la potencia que consume una puerta lógica en estado estacionario. Se mide en mW.

_ Inmunidad al ruido.  Mide la cantidad máxima de ruido que puede superponerse a una señal digital para que la puerta que la recibe no pase de un estado lógico a otro.

FAMILIAS LOGICAS

Debido a los requisitos de la industria actual las dos familias que mas han proliferado son la CMOS y la TTL sobre todo la TTL, ya que presenta una mayor combinación de circuitos lógico en sus integrados.

Familia lógica TTL

Es la familia lógica más extendida del mercado. Su alimentación es de 5V y tiene buena inmunidad al ruido. Su nombre viene de Transistor Transistor Logic que es la tecnología con la que está construida.

SUBFAMILIAS TTL

TTL Standard. Se identifica como SN74XX. El consumo por puerta es de 10mW y funciona hasta frecuencias de 35MHz. El retraso por puerta es de 10nS.

TTL de baja potencia. Se identifica como SN74LXX. El consumo por puerta es de 1mW y funciona hasta frecuencias de 3MHz. El retraso por puerta es de 33nS

TTL  de alta velocidad. Se identifica como SN74HXX. El consumo por puerta es de 22mW y funciona hasta frecuencias de 50MHz. El retraso por puerta es de 6nS.

TTL Schottky. Se identifica como SN74SXX es la más rápida de la familia TTL. El  consumo por puerta es de 19mW y funciona hasta frecuencia de 125MHz. El retraso por puerta es de 3nS.

FAMILIA LOGICA  CMOS

Es la segunda familia lógica mas vendida en el mercado. Se caracteriza por el bajo consumo de energía que necesita para funcionar.

Como característica básica hay que señalar que se pueden alimentar con un rango de tensiones entre 3V y 15V. Presenta una fabulosa inmunidad al ruido.

Las principales desventajas que presenta esta familia son su baja velocidad y de un cuidado mayor en la manipulación de estos componentes, ya que se pueden dañar de forma fácil por la electricidad estática.

Las subfamilias de la familia CMOS son:

_ CMOS standard. Esta formada por la serie de circuitos integrados de la serie 40XX, tiene un consumo por puerta de 2.5nW y un tiempo de respuesta de 40nS.

_ HCMOS

Es la familia CMOS de alta velocidad, identificándose por la serie 74HCXX. Su alimentación debe ser entre 2 y 6V. Tiene un retardo de 9nS y un consumo por puerta de 2.5mW.

_ HCMOS compatible con la familia TTL.

Pertenece a la serie 74HCTXX. Su tensión de alimentación es de 5V, siendo las demás características similares a la de los casos anteriores.

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