Funcionamiento de los circuitos integrados Puertas Lógicas

1. PUERTAS
LÓGICAS
Tecnología Industrial II
Autor: Juan Carlos Martín San José

2. Las puertas lógicas son circuitos integrados que emplean la
lógica matemática basada en los números 0 y 1 ( 0 V y 5 V),
para procesar la información.
Para representar el funcionamiento de las puertas lógicas
se utilizan las tablas de verdad.
Estas tablas relacionan las distintas combinaciones posibles
de las variables de entrada y los respectivos valores de la
variable de salida.
Tiene tantas columnas como el número de entradas mas la salida, y
el número de filas 2n , siendo n el nº de entradas.
Para 2 entradas: a b S
0 0
 3 columnas
 4 filas (combinaciones) 0 1
1 0
1 1

3. Puertas lógicas
Función NOT :
Es la función negación, invierte la señal de entrada: cuando en la
entrada tenemos un 0 lógico ( 0 V), en la salida tenemos un 1 lógico
( 5 V).
Símbolo: Tabla verdad: Símil eléctrico:
Función:
S=A
Circuito integrado:
7404

4. Montaje puerta NOT
COM
NC NA
Material necesario:
• Entrenador
5V
• 2 resistencias 150Ω
• 1 resistencia 33Ω 33
• 2 LED
6V 7404
• CI 7404
GND
150
150
D1 D1
GND

5. Puertas lógicas Función AND :
En esta puerta tenemos un 1 lógico (5v) en la
salida cuando todas las entradas tienen un 1 lógico.
Símbolo: Tabla verdad:
Símil eléctrico:
Función:
S = A⋅ B
Circuito integrado:
7408

6. Montaje puerta AND
Material necesario:
• Entrenador
• 3 resistencias 150Ω COM COM
NC NA NC NA
• 1 resistencia 33Ω
5V
• 3 LED
• CI 7408 33
6V
7408
GND
150 150
D1
GND

7. Puertas lógicas Función OR :
En esta puerta tenemos un 1 lógico (5v) en la salida cuando
tenemos al menos un 1 lógico en una de las entradas.
Símbolo: Tabla verdad: Símil eléctrico:
Función:
S = A+ B
Circuito integrado:
7432

8. Montaje puerta OR
Material necesario:
• Entrenador
• 3 resistencias 150Ω COM COM
NC NA NC NA
• 1 resistencia 33Ω
5V
• 3 LED
• CI 7432 33
6V
7432
GND
150 150
D1
GND

9. Puertas lógicas Función NAND :
Es la negación de la puerta AND. En esta puerta tenemos un 1 en la
salida cuando tenemos un 0 lógico en cualquiera de las entradas.
Símbolo: Tabla verdad:
Símil eléctrico:
Función:
S = A⋅ B
Circuito integrado:
7400

10. Montaje puerta NAND
Material necesario:
• Entrenador
• 3 resistencias 150Ω COM COM
NC NA NC NA
• 1 resistencia 33Ω
5V
• 3 LED
• CI 7400 33
6V
7400
GND
150 150
D1
GND

11. Puertas lógicas Función NOR :
Es la negación de la puerta OR. En esta puerta tenemos un 1 a la
salida cuando tenemos un 0 en las todas las entradas.
Símbolo: Tabla verdad:
Símil eléctrico:
Función:
S = A+ B
Circuito integrado:
7402

12. Montaje puerta NOR
Material necesario:
• Entrenador
• 3 resistencias 150Ω COM COM
NC NA NC NA
• 1 resistencia 33Ω
5V
• 3 LED
• CI 7402 33
6V
7402
GND
150 150
D1
GND

13. Puertas lógicas Función EXOR (OR Exclusiva):
En esta puerta tenemos un 1 a la salida cuando alguna de las
entradas toma el valor 1, pero no cuando todas lo hagan a la vez.
Símbolo: Tabla verdad:
Función:
S = A⊕ B
Circuito integrado:
7486

14. Montaje puerta EXOR
Material necesario:
• Entrenador
• 3 resistencias 150Ω COM COM
NC NA NC NA
• 1 resistencia 33Ω
5V
• 3 LED
• CI 7486 33
6V
7486
GND
150 150
D1
GND

15. Circuitos de control Accionado de una prensa
Un operario debe colocar una chapa en la prensa y después accionarla
mediante dos pulsadores simultáneamente (A y B). Se debe cumplir
que no se ponga en marcha si la chapa no está colocada ( sensor de
peso C)
A B
Función: S = A⋅ B ⋅C
Sería una puerta AND de tres entradas.
C
A
S
Tabla verdad B
C
Como no disponemos puertas de tres entradas
(7411) es necesario utilizar de dos ( 7408).
Circuito con dos
entradas:

16. Esquema eléctrico:

17. Formas canónicas de una función lógica
Es todo producto de sumas o sumas de productos en los cuales
aparecen todas las variables en cada uno de los términos que
constituyen la expresión.
Primera forma canónica: Como suma lógica de productos
S = abc + abc + abc A cada término de está expresión se
le denomina “Minitérmino”
Segunda forma canónica: Como producto de sumas lógicas
S = (a + b + c) ⋅ (a + b + c) ⋅ (a + b + c) A cada término de está expresión se
le denomina “Maxitérmino”
Forma de obtener la función lógica de una tabla de la verdad:
 La primera forma canónica se obtiene sumando todos los productos
lógicos que den a la función el valor 1.
 La segunda forma canónica se obtiene multiplicando todas las
sumas lógicas que den a la función el valor 0.

18. Forma de obtener la función lógica de una tabla de la verdad:
Ejemplo:
A B C S
Nos fijamos en los valores de la tabla
0 0 0 1 que en la salida tienen un 1 lógico.
0 0 1 0 Las variables que aparecen con 0
0 1 0 0 lógico en la tabla, en la función
estarán negadas.
0 1 1 0
1 0 0 0 S = abc + abc + abc
1 0 1 1
1 1 0 1
1 1 1 0

19. Simplificación de funciones
En el diseño de circuitos digitales es fundamental simplificar las
funciones obtenidas de la tabla de la verdad. Cuanto más simplificada,
menor será el número de componentes necesarios.
Método gráfico de karnaugh.
Se construye una tabla que se divide en 2n casillas, siendo n el nº de
variables.
cd
bc ab
b a 00 01 11 10 00 01 11 10
a 0 1
0 00
0
1 1 01
Dos variables Tres variables
11
10
Cuatro variables
Las casillas son adyacentes ( solo cambia una variable)

20. Forma de operación.
Se parte de una función que representa el funcionamiento del
circuito o bien por su tabla de la verdad.
1º. Se asigna un 1 lógico en cada fila donde
A B C S exista la función
0 0 0 1 2º. Se situan en el mapa de karnaugh.
3º. Se agrupan los unos en bloques de 2, 4, 8, 16
0 0 1 1 casillas.
0 1 0 1 4º. A cada grupo de unos le corresponde un
término. De cada grupo se eliminan las variables
0 1 1 0 que intervienen con su doble valor (0 y 1)
1 0 0 1
1 0 1 0
bc
1 1 0 1 a 00 01 11 10
1 1 1 1 0 1 1 1
1 1 1 1
S= c + ab + ab

21. Circuito de la función.
S= c + ab + ab

22. A B C
COM COM COM
NC NA NC NA NC NA
5V
120
M
6V
7404 7408 Relé
7432
GND
1K B
C
BD135
E
GND

23. Ejercicios de control
1º. Sistema de aviso de peligro en una atracción de feria. El sistema
hace sonar una sirena y enciende una luz de alarma cuando sube solo
una persona en una silla colgante. La silla, de dos plazas, podrá ir
ocupada por dos personas o vacía, pero nunca una sola.
Tabla de la verdad
Persona subida: 1
a b S Sin Persona: 0
a b
0 0 Suena alarma: 1
0
Función:
0 1 1
S = ab + ab
1 0 1
Mapa de Karnaugh
1 1 0 a
b
1
0
0 1 No se puede simplificar
1 1

24. Circuito:
S = ab + ab
a
b

25. A B C
COM COM COM
NC NA NC NA NC NA
5V
120
M
6V
7404 7408 Relé
7432
GND
1K B
C
BD135
E
GND

26. 2º.Una cinta transportadora se pone en marcha mediante un pulsador
(a) o una palanca (b), siempre que la carga que se coloque sobre la
cinta no supere un determinado peso (c). Cuando el peso sea inferior al
máximo la cinta se puede activar y si se supera no funciona.
Tabla de la verdad a
a b c S c
b
0 0 0 0
Función:
0 0 1 0 S = abc + abc + abc
0 1 0 1 Mapa de Karnaugh
0 1 1 0 bc
a 00 01 11 10
1 0 0 1 0 1
1 0 1 0
1 1 1
S = a c + bc
1 1 0 1
1 1 1 0

27. Circuito:
S = a c + bc
a
b
c
Por ley de absorción
S = ( a + b) c

28. 3º. Diseñar un circuito que controle la puerta automática de una
farmacia. Será una puerta corredera accionada por un motor, que se
abrirá siempre que haya una persona cerca de ella ( tanto por el interior
como por el exterior) y se cerrará en caso contrario.
Dispone de dos sensores infrarrojos (a) interior, (b) exterior y de dos
conmutadores finales de carrera para indicar la posición de la puerta.
El circuito de control proporciona dos señales, una de giro a derechas y
otra a izquierdas.

29. Circuito de salida

30. 4º. Diseñar un circuito que nos avise cuando dejamos encendidas las
luces del coche. Queremos que suene un zumbador cuando se abra la
puerta del conductor si están las luces encendidas y el motor parado.
Disponemos para ello de tres entradas ( pulsador en la puerta que da
1 cuando se abre, llave de contacto que da 1 con el coche en marcha
e interruptor de las luces que da 1 cuando están encendidas.
5º. Diseñar un circuito que nos avise cuando una silla de tres plazas
de una atracción pueda quedar desequilibrada. Si sube una sola
persona, sólo puede estar en el centro; si suben dos, deberán estar en
las plazas de los extremos; si suben tres o si no sube ninguna, no hay
problema.
6º. Diseñar un circuito de control de un montacargas de dos plantas.
El ascenso a la primera planta, se produce cuando se cierra el
interruptor de la planta primera (B) o de la cabina (c), o ambos a la vez
y el de la planta baja está abierto.
La cabina baja cuando se cierra el interruptor de la planta baja (a) o
cuando todos los interruptores están abiertos.