COMPUERTAS O PUERTAS LOGICAS

Una puerta lógica es un dispositivo que realiza una función booleana. Se pueden construir de muy diversas formas (mecánica, eléctrico, etc.) aunque actualmente resulta mucho más efectivo y sencillo hacerlo con circuitos electrónicos. Sin embargo, el concepto es el mismo independientemente de la tecnología usada para construirlos ya que se basa en el álgebra booleana.

Como ya se ha visto en otro apartado, las operaciones lógicas más habituales son la AND ó ·, OR ó + y NOT o  ¯. A continuación se muestra la forma de representar cada una de ellas.

 PUERTAS BÁSICAS:

Estas puertas son las que representan directamente los operaciones básicas del álgebra de Boole.

- COMPUERTA AND:

En la figura siguiente se muestran unos símbolos para representar la puerta AND.

Símbolo de la función lógica AND: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado (extraído de la Wikipedia)

La primera representación a) permite entender bien el funcionamiento de este tipo de puerta si consideramos que una corriente eléctrica pasa por el circuito formado por dos interruptores si ambos están cerrados (A y B valen 1). Sin embargo, la representación más habitual es la c) y que es la que se va a utilizar aquí.

- COMPUERTA OR:

En la figura siguiente se muestran unos símbolos para representar la puerta OR.

Símbolo de la función lógica OR: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado (Extraído de la Wikipedia)

Al igual que en el caso anterior, la representación a) permite entender bien el funcionamiento si consideramos que el circuito dejará pasar la corriente eléctrica si cualquiera de los interruptores está cerrado. De nuevo, la representación c) será la que se utilizará.

- COMPUERTA NOT:

En la figura siguiente se muestran unos símbolos para representar la puerta NOT.

Símbolo de la función lógica NOT: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizada (Extraído de la Wikipedia)

En la representación c) es conveniente fijarse en el pequeño círculo que se dibuja detrás del triángulo pues es el elemento que determina la función de la puerta. Este detalle es importante para comprender la representación de otras puertas que se describen más adelante.

- OTRAS COMPUERTAS LÓGICAS:

Aparte de las anteriores, la evolución de la tecnología y sus propias características han dado lugar a la utilización de otros tipos adicionales que es conveniente conocer.

- BUFFER:

Esta puerta podría denominarse también como “identidad” o “regeneradora de señal” ya que su salida es F = A. No hay una traducción adecuada de la palabra inglesa buffer por lo que es la que se suele usar para denominarla.

Ciertamente no tiene mucho sentido a nivel lógico o de álgebra de Boole, ya que no hace ninguna función útil.  Sin embargo, la tecnología con que se efectúa la construcción física, la hace necesaria cuando hay grandes longitudes entre la salida de una puerta y la siguiente, para adaptar diferentes impedancias, etc. Por eso es necesario conocerla, al menos, para saber identificarla.

En la figura siguiente se muestran unas representaciones:

Símbolo de la función lógica BUFFER: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado (Extraído de la Wikipedia)

Se puede comparar esta puerta en su representación c) con la NOT y observar que la única diferencia es el círculo que dibuja al final del triángulo. En este caso al no haber círculo no hay negación.

- COMPUERTA NOR:

La puerta NOR es una combinación de una puerta OR a la que le sigue inmediatamente detrás una puerta NOT. No es más que una notación simplificada de la función F = (A+B)’. En la figura siguiente se muestran varias formas de representación:

Símbolo de la función lógica NOR: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado (Extraído de la Wikipedia)

Su representación c) es como la de una puerta OR a la que se le añade a su salida un círculo que representa la negación.

Su existencia deriva del hecho de que al realizar con componentes electrónicos su implementación resulta más sencilla que la OR aunque pudiera parecer lo contrario.

- COMPUERTA NAND: 

La puerta NAND es una combinación de una puerta AND a la que le sigue inmediatamente detrás una puerta NOT. No es más que una notación simplificada de la función F = (A·B)’. En la figura siguiente se muestran varias formas de representación:

Símbolo de la función lógica NAND: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado (Extraído de la Wikipedia)

Su representación c) es como la de una puerta AND a la que se le añade a su salida un círculo que representa la negación.

Su existencia deriva igualmente del hecho de que al realizar con componentes electrónicos su implementación resulta más sencilla que la AND aunque pudiera parecer lo contrario.

- COMPUERTA XOR:

La puerta XOR realiza una nueva función completamente diferente de las compuertas anteriores y viene dado por la función F=AB’+A’B.  Se estudia porque este tipo de función aparece con mucha frecuencia en los diseños y podemos considerarlo como una representación simplificada.

En la figura siguiente se muestra el símbolo de una puerta de este tipo:

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

El símbolo que se va a utilizar con mayor frecuencia (el c) ) tiene la forma de una puerta OR pero a la que se le ha “doblado” la curva de entrada. Obsérvese también que incluso dispone de un símbolo como operador y que viene representado con un símbolo + dentro de un círculo.

La forma de recordar fácilmente su función es que su salida es 1 si una y sólo una de sus entradas vale 1.  Es como la OR pero con la diferencia de que si ambas entradas son 1 su salida es 0. El término XOR hace referencia a OR exclusivo (una entrada 1 excluye a la otra).

- COMPUERTA XNOR:

Esta puerta es similar a la anterior y constituye una representación simplificada del conjunto de una puerta XOR a la que le sigue inmediatamente una puerta NOT. La función algebráica que representa es la de F= AB + A’B’ y sus formas de representación de muestran en la siguiente figura:

Símbolo de la función lógica equivalencia: a) Contactos, b) Normalizado y c) No normalizado (Extraído de la Wikipedia)

En este caso, se puede constatar que su representación c) está constituida por el símbolo de una XOR junto con un círculo a su salida.  El operador se representa en notación algebráica como un punto · dentro de un círculo.

VÍDEOS DE COMPUERTAS

QUE SON Y COMO FUNCIONAN