SlideShare una empresa de Scribd logo
1 de 14
Descargar para leer sin conexión
TEMA




PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE
 DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE
     FUNCIONES LÓGICAS.
TEMA                           PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.




                                                                                        ÍNDICE


                                                                                                   0
0.- INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................................... 2

                                                                                                   1
1.- ELECTRÓNICA DIGITAL ........................................................................................................................................................... 3
1.1. SISTEMAS DE NUMERACIÓN.................................................................................................................................................. 3
1.2. SEÑAL DIGITAL BINARIA........................................................................................................................................................ 3
1.3. SISTEMAS LÓGICOS.................................................................................................................................................................. 3
1.4. LÓGICA DE CONTACTOS......................................................................................................................................................... 3

                                                                                                   2
2.- ÁLGEBRA DE BOOLE O ÁLGEBRA LÓGICA ........................................................................................................................ 4
2.1. OPERACIONES BÁSICAS. ......................................................................................................................................................... 4
2.2. TEOREMAS DEL ÁLGEBRA DE BOOLE. .............................................................................................................................. 5

                                                                                                   3
3. PUERTAS LÓGICAS....................................................................................................................................................................... 5

                                                                                                   4
4. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. .......................................................................... 7
4.1. TABLA DE VERDAD. .................................................................................................................................................................. 7
4.2.- FORMA CANÓNICA DE LA FUNCIÓN. ................................................................................................................................. 7
4.2.1. TIPOS. ......................................................................................................................................................................................... 7
4.2.2. DEDUCCIÓN DE LA FORMA CANÓNICA. ......................................................................................................................... 7
4.3. SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES ........................................................................................................................................ 8
4.3.1.MÉTODO ALGEBRAICO: ........................................................................................................................................................ 8
4.3.2. MÉTODO DE TABULACIÓN DE QUINE –Mc CLUSKEY ................................................................................................. 8
4.3.3. MAPAS DE KARNAUGH. ........................................................................................................................................................ 8
4.3.3.1. Simplificación de funciones incompletas. ............................................................................................................................. 10
4.4. HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS................................................................................................................................... 10
4.4.1.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NAND..................................................................................... 10
4.4.2.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NOR. ...................................................................................... 10




Pedro J. Labella                                                                                                                                                                           1 de 11
TEMA            PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.



0.- INTRODUCCIÓN

         Hoy en día se ha hecho imprescindible la utilización de métodos de control electrónico cada vez más
sofisticados, debido a la creciente complejidad de los procesos industriales y de los elementos necesarios que
forman parte de dichos procesos.

        La electrónica digital y, por tanto, los circuitos digitales se emplean en todo tipo de sistemas de
control industrial, procesos de datos, y otros muchos equipos, como pueden ser los dispositivos de seguridad,
equipos de navegación, electrodomésticos, telefonía, etc.

        Con la reciente llegada de la electrónica digital, los equipos han aumentado en fiabilidad y en
prestaciones. Los errores de estos equipos son prácticamente nulos y las posibilidades se han multiplicado.
Un ejemplo de todo esto es la televisión digital, que nos permite tener unas posibilidades impresionantes. El
pasado de este tipo de tecnología es escaso, el presente es rico, pero el futuro no tiene límites. Con esta
tecnología todo es realizable.

        Estos circuitos requieren para su construcción una serie de elementos que materialicen los principios
del álgebra de Boole, base matemática de la electrónica digital. Esta realización física la constituyen las
denominadas puertas lógicas.




Pedro J. Labella                                                                                      2 de 11
TEMA               PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.



1.- ELECTRÓNICA DIGITAL
1.1. SISTEMAS DE NUMERACIÓN.

        SISTEMA DECIMAL: es un sistema en base 10 (necesitamos 10 cifras : 0,1...9).
               Ejemplo: 1.264= 1 x 103 + 2 x 102+ 6 x 101 + 4 x 100


        SISTEMA BINARIO: es un sistema en base 2 (necesita sólo dos cifras para representar un número: 0 y 1).
               Ejemplo: 10011 = 1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 = 16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 19

                                           Palabra o código. (Ejemplo: Cinco bit)

        Bit es un dígito binario (cero o uno), un grupo de varios bit con significado es una palabra o código.

1.2. SEÑAL DIGITAL BINARIA.

        Sólo son posibles dos valores:

        Uno de alta tensión y otro de baja.



1.3. SISTEMAS LÓGICOS.

       La lógica de niveles establece una correspondencia entre los niveles de tensión y los elementos de
información binaria (0, 1).

        LÓGICA POSITIVA: al nivel de tensión más elevado le asigna el 1 (la más usada).




        LÓGICA NEGATIVA: al nivel de tensión más alto le asigna el 0 (la menos usada).




1.4. LÓGICA DE CONTACTOS.

        Nos indica:

                   "0" circuito abierto.

                   "1" circuito cerrado.



Pedro J. Labella                                                                                       3 de 11
TEMA             PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.



2.- ÁLGEBRA DE BOOLE O ÁLGEBRA LÓGICA

        La desarrolló George Boole en las primeras décadas del S. XIX. Mientras que el álgebra opera con
relaciones cuantitativas el Álgebra de Boole opera con relaciones lógicas.

       El álgebra de Boole opera con variables que admiten únicamente dos valores que, de forma
convencional, se designan por 0 y 1.

        Téngase presente que estos símbolos aquí no representan números, sino dos estados diferentes de un
dispositivo. Por ejemplo, si la variable L representa el estado de una lámpara, se puede representar el hecho
de que dicha lámpara esté encendida asignando un 1 a la variable L, y, si está apagada, un 0.

2.1. OPERACIONES BÁSICAS.

        Se definen tres tipos de operaciones con las variables booleanas:

        SUMA LÓGICA: (se representa por +)

        "A + B": adopta el valor 1 cuando A o B valen 1. Se asimila a conexión en paralelo. (En una rama
del paralelo un interruptor "A" y en la otra rama un interruptor "B")
                       A         B        A+B
                       0         0         0
                       0         1         1
                       1         0         1
                       1         1         1

        PRODUCTO LÓGICO: (se representa por *)

        "A * B": adopta el valor 1 cuando A y B valen 1. Se asimila a un circuito en serie. (Se colocan dos
interruptores "A" y "B" en serie).
                       A         B        A+B
                       0         0         0
                       0         1         0
                       1         0         0
                       1         1         1

        COMPLEMENTACIÓN: (A: A)

        Se aplica a una sola variable, se coloca una ralla en la parte superior de la letra.
                       A         A
                       0         1
                       1         0

        Ejemplo : A se lee de varias formas :
               No A
               A negado
               A invertido


        "FUNCIÓN LÓGICA" : es todo conjunto de variables relacionadas entre sí por cualquiera de las
tres operaciones básicas del álgebra de Boole. f=f(A,B,C...)

        Ejemplo : A*B*C + A*B*C


Pedro J. Labella                                                                                     4 de 11
TEMA              PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.



2.2. TEOREMAS DEL ÁLGEBRA DE BOOLE.


 TEOREMA                      PROPIEDAD                                 SUMA                        PRODUCTO

                   El resultado de aplicar cualquiera de las tres operaciones definidas a variables del sistema booleano
       1
                                          es otra variable del sistema, y este resultado es único

       2                    IDEMPOTENCIA                               A+A = A                         A*A =A

       3            VARIABLE DOBLEMENTE NEGADA                                          A=A

       4             PROPIEDAD CONMUTATIVA                            A+B=B+A                        A*B = B*A

       5              PROPIEDAD ASOCIATIVA                       A+(B+C) = (A+B)+C              A* (B*C) = (A*B)*C

       6             PROPIEDAD DISTRIBUTIVA                    A+(B*C) = (A+B)*(A+C)            A*(B+C) = A*B+A*C

       7                      ABSORCIÓN                              A + A*B = A                    A*(A+B) = A

       8           EXISTENCIA DE ELEMENTO NEUTRO                       A+0 = A                         A*1=A

       9           EXISTENCIA DEL COMPLEMENTARIO                        A+A= 1                         A*A = 0

      10                  LEYES DE MORGAN                                                      A*B*C … = A+B+C …
                                                                A+B+C …= A*B*C …




3. PUERTAS LÓGICAS

       Las puertas lógicas son los componentes electrónicos, presentados en forma de circuito integrado,
mediante los cuales pueden realizarse las funciones lógicas elementales.

       Toda función lógica puede quedar definida de tres formas diferentes: por su expresión matemática,
por un símbolo lógico, y por una tabla denominada tabla de verdad que define su comportamiento.
Algunas de ellas permiten emplear un símil eléctrico sencillo basado en el empleo de interruptores.

         Las funciones básicas son el resultado de la tecnología de fabricación de circuitos, los factores
económicos y de calidad nos indicarán con que elementos debemos realizar las funciones lógicas ya que
estas se podrán implementar con diferentes circuitos.

        Una función lógica o de conmutación está completamente especificada si a cada una de las posibles
combinaciones de las variables de entrada corresponde un valor único y definido de la función. Una función
es incompleta si a una o más combinaciones de entrada se le puede asignar a la función lógica el valor "O" ó
"1" indistintamente.




Pedro J. Labella                                                                                                 5 de 11
TEMA             PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.




                   SÍMBOLO      SÍMBOLO        ECUAC.         ESQUEMA          TABLA DE
  FUNCIÓN                                                                                    COMENTARIOS
                   AMERICANO    EUROPEO        LÓGICA         ELÉCTRICO        ESTADOS
                                                                                             Utilizada para
                                                                                                    el
  Puerta NO
                                                                                              acoplamiento
 INVERT (no
                                                 S=A                                         de circuitos sin
  inversor) o
                                                                                             inversión de la
 IGUALDAD
                                                                                                señal de
                                                                                                 entrada
     Puerta                                                                                     Invierte el
   INVERT                                          _                                           estado de la
  (inversor) o                                   S=A                                         señal aplicada a
     NOT                                                                                        su entrada

                                                                                             La salida es “0”
   Puerta OR
                                                S=A+B                                        cuando todas las
 (suma lógica)
                                                                                             entradas son “0”


 Puerta AND                                                                                  La salida es “1”
  (producto                                     S=A*B                                        cuando todas las
   lógico)                                                                                   entradas son “1”

                                                                                             La salida es “1”
 Puerta NOR                                       _____                                        solo cuando
(suma negada)                                   S=A+B                                            todas las
                                                                                             entradas son “0”

 Puerta NAND                                                                                 La salida es “0”
                                                  _____
(producto lógico                                                                             cuando todas las
                                                S=A*B
    negado)                                                                                  entradas son “1”

                                                                                             La salida es “0”
                                               S = A⊕B =
 Puerta EXOR                                                                                 cuando todas las
                                                  __ __
(OR exclusiva)                                                                                 entradas son
                                               A*B + A*B
                                                                                                 iguales

                                                   ______                                    La salida es “1”
    Puerta
                                               S = A⊕B =                                     cuando todas las
EXNOR (NOR
                                                      __ __                                    entradas son
  exclusiva)
                                               A*B + A*B                                         iguales

         Las puertas NOR y NAND son las puertas universales, pues aplicando las Leyes de Morgan se puede
realizar con ellas cualquier ecuación y resolver cualquier automatismo. Se obtienen circuitos más simples y
con menor posibilidad de error.




Pedro J. Labella                                                                                   6 de 11
TEMA              PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.



4. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.

4.1. TABLA DE VERDAD.

       Es una forma de representación, en la que se calcula el valor que toma la función para cada una de
las combinaciones de sus variables.
                                                                                  A         B         A+B
          f=f(A, B)                                                               0          0         0
                                  n = n°de vanables                               0          1         0
          N° Combinaciones = 2                        .                           1          0         0
                                                                                  1          1         1


4.2.- FORMA CANÓNICA DE LA FUNCIÓN.


        Es el producto de sumas o la suma de productos, en los que en cada término aparecen todas las
variables de la función (bien en forma directa o negada).

4.2.1. TIPOS.

        MIMTERMS o suma de productos lógicos.

        Ejemplo: f = (A * B * C) + (A * B * C) + (A * B * C)

        MAXTERMS o producto de sumas lógicas.

        Ejemplo: f = (A+B+C ) * (A+B+C) * (A+B+C)

       Dos expresiones F1 y F2 son equivalentes, es decir, F1 = F2 si y solo si describen la misma función de
conmutación, funciones equivalentes conducen a circuitos de conmutación distintos aunque realicen la misma función.

4.2.2. DEDUCCIÓN DE LA FORMA CANÓNICA.

        A PARTIR DE UNA FUNCIÓN NO CANÓNICA

        Aplicando las leyes del álgebra de Boole toda función no canónica se puede pasar a Minterms o Maxterms.

        Para pasar a primera forma canónica o Minterms, multiplicamos los términos incompletos por los
que faltan, más su complementario

        Eje: f= abc+ab= abc + ab (c + c) = abc + abc+ abc = abc + abc

       Para pasar a la segunda forma canónica o Maxterms le sumamos cero a cada uno de los términos
incompletos y aplicamos la propiedad distributiva

        A PARTIR DE LA TABLA DE LA VERDAD

        De la Tabla de la verdad de una función lógica se pueden deducir las formas canónicas de una función.

        Deducción de la primera forma canónica o Minterms a partir de la tabla de verdad:

        Se suman todos los productos lógicos que tienen salida "1" en la tabla de verdad Asignando al estado
"0" la variable inversa y "1" a la variable directa

Pedro J. Labella                                                                                            7 de 11
TEMA               PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.



        Deducción de la segunda forma canónica o Maxterms, a partir de la tabla de verdad:

        Se multiplican todas los sumas lógicas que tienen salida "0" en la tabla de verdad Asignando al
estado "1" la variable inversa y "0" a la variable directa

4.3. SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES

       Criterio: Debemos de obtener una función que tenga un número mínimo de términos y con el menor
número posible de variables

        Los diferentes métodos para simplificar las funciones booleanas, se pueden resumir en:

                   Método algebraico

                   Métodos numéricos, como el método de Quine-McCluskey

                   Método gráfico de Karnaugh

4.3.1.MÉTODO ALGEBRAICO:

        La simplificación matemática no es nada sistemática y por lo tanto, dependerá de la habilidad del
diseñador, además el proceso se dificulta enormemente para funciones con más de tres variables, no siendo
posible asegurar que el resultado obtenido sea una expresión irreducible. En definitiva se trata de simplificar
la función utilizando los teoremas del álgebra de Boole.

4.3.2. MÉTODO DE TABULACIÓN DE QUINE –Mc CLUSKEY

        Se utiliza para simplificar funciones que tienen cinco o más de cinco variables

        Además es susceptible de ser tratado con ordenador.

4.3.3. MAPAS DE KARNAUGH.

         Es uno de los métodos más fáciles para simplificar funciones, pudiéndose emplear hasta incluso con
seis variables.

        Dicho método es una forma gráfica de representar la tabla de la verdad de una función lógica,
construyendo una tabla donde a cada valor de la tabla de la verdad se le asigna una casilla.

        La tabla se construye situando como entradas verticales las combinaciones posibles de las variables
de las que depende la función que se intenta simplificar, y encabezando cada columna por la combinación
binaria correspondiente, de forma que de una columna a la contigua cambie sólo una variable de valor.

        Como entradas horizontales se disponen las combinaciones posibles de las variables restantes, de
forma que entre las combinaciones binarias correspondientes a dos filas contiguas cambie de valor también
sólo una variable.

         En las tablas de las figuras siguientes se representan los mapas de Karnaugh para funciones de dos,
tres, cuatro, cinco y seis variables, respectivamente.


Pedro J. Labella                                                                                       8 de 11
TEMA               PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.


    A                             AB                                   AB
B        0      1                 C     00    01    11    10          CD    00    01    11    10

 0                                 0                                   00

 1                                 1                                   01

                                                                       11

                                                                       10




 ABC                                                             ABC
DE   000       001   011    010   110   111   101   100        DEF   000    001   011   010   110   111   101   100

 00                                                             000

 01                                                             001

 11                                                             011

 10                                                             010

                                                                110

                                                                111

                                                                101

                                                                100




        Cada cuadrícula puede corresponder a un término canónico (producto o suma) compuesto por las
variables que se indican en el vértice superior izquierdo de la tabla y con expresión directa o complementada
según en la combinación binaria asociada aparezca un 1 o un 0, respectivamente.

        Para representar una función en esta tabla se parte de su forma canónica y se escribe un 1 en las
cuadrículas correspondientes a los términos que estén presentes. Los demás se dejan en blanco.

        También se puede partir de la tabla de verdad y entonces el criterio de representación es obvio,
puesto que la tabla de Karnaugh no es sino la tabla de verdad representada de distinta forma.

        Por haber empleado el código cíclico para las combinaciones de filas y columnas vemos que las
celdas vecinas (las que tienen un lado en común, teniendo en cuenta que los lados derecho e izquierdo están
unidos, al igual que los lados inferiores y superiores), difieren en el valor de una sola variable, ésta es la
clave de la simplificación.

        Si las celdas adyacentes tienen un “1”, tendremos dos términos canónicos que difieren en una sola
variable apareciendo ésta en un término en forma directa y en el otro en forma negada, por lo que dicho
término se puede eliminar ya que su valor no va a influir en el resultado de la función:

             F = a*b*c* + a*b*c = a*b (c + c) = a*b

        Si se asocian cuatro celdas adyacentes en un solo término, se eliminan las variables que cambian de
valor y se mantienen las que permanecen invariables.




Pedro J. Labella                                                                                            9 de 11
TEMA               PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.



        Por lo tanto, se deben agrupar todos los unos en agrupaciones de celdas contiguas de 2n términos, sin
dejar ningún “1” suelto e intentando que las agrupaciones sean lo más grandes posibles.

       El proceso de simplificación no es único, ya que a veces se pueden realizar diferentes
agrupamientos, por lo tanto habrá que seleccionar la expresión más simplificada.

4.3.3.1. Simplificación de funciones incompletas.

        Resulta frecuente considerar en los circuitos lógicos ciertos valores de las variables que nunca se
darán (valores prohibidos) y otras en el que el circuito se inhibe. En estos casos a estas combinaciones de
valores que nunca se darán podremos darles el valor "0" ó "1" según nos interese; de esta forma la
simplificación puede ser más eficaz.


4.4. HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS.

        Para construir circuitos que tengan solo una clase de puertas seguiremos los siguientes pasos:

4.4.1.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NAND.

                   Si aplican dos inversiones.

                   Si la operación más externa es suma se opera una inversión.

                   Si la operación más externa es producto no se opera ninguna inversión.

                   Si en el interior existen sumas se aplican dos inversiones y se opera una de ellas.




4.4.2.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NOR.

                   Si aplican dos inversiones.

                   Si la operación más externa es producto se opera una inversión.
Pedro J. Labella                                                                                         10 de
11
TEMA               PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.



                   Si la operación más externa es suma, se aplican dos inversiones más y se opera una de ellas.




Pedro J. Labella                                                                                        11 de
11
TEMA                PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.


0.- INTRODUCCIÓN
1.- ELECTRÓNICA DIGITAL
1.1. SISTEMAS DE NUMERACIÓN.
         SISTEMA DECIMAL: 1.264= 1 x 103 + 2 x 102+ 6 x 101 + 4 x 100
         SISTEMA BINARIO: 10011 = 1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 = 16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 19
         Bit es un dígito binario (cero o uno), un grupo de varios bit con significado es una palabra o código.
1.2. SEÑAL DIGITAL BINARIA. Sólo son posibles 2 valores: Uno alta tensión y otro baja.
1.3. SISTEMAS LÓGICOS. La lógica de niveles establece una correspondencia entre los niveles de tensión y los
elementos de información binaria (0, 1).
         LÓGICA POSITIVA: al nivel de tensión más elevado le asigna el 1 (la más usada).
         LÓGICA NEGATIVA: al nivel de tensión más alto le asigna el 0 (la menos usada).
1.4. LÓGICA DE CONTACTOS."0" circuito abierto.                            "1" circuito cerrado.
2.- ÁLGEBRA DE BOOLE O ÁLGEBRA LÓGICA
         El álgebra de Boole opera con variables que admiten únicamente dos valores que, de forma convencional, se
designan por 0 y 1.
2.1. OPERACIONES BÁSICAS.
         SUMA LÓGICA: (se representa por +)
         PRODUCTO LÓGICO: (se representa por *)
         COMPLEMENTACIÓN: (A: A)
         "FUNCIÓN LÓGICA" : es todo conjunto de variables relacionadas entre sí por cualquiera de las tres
operaciones básicas del álgebra de Boole. f=f(A,B,C...)
2.2. TEOREMAS DEL ÁLGEBRA DE BOOLE.

 TEOREMA                        PROPIEDAD                                 SUMA                        PRODUCTO

                     El resultado de aplicar cualquiera de las tres operaciones definidas a variables del sistema booleano
       1
                                            es otra variable del sistema, y este resultado es único
        2                      IDEMPOTENCIA                                A+A = A                         A*A =A
        3            VARIABLE DOBLEMENTE NEGADA                                              A=A
        4              PROPIEDAD CONMUTATIVA                              A+B=B+A                        A*B = B*A
        5                PROPIEDAD ASOCIATIVA                        A+(B+C) = (A+B)+C              A* (B*C) = (A*B)*C
        6               PROPIEDAD DISTRIBUTIVA                     A+(B*C) = (A+B)*(A+C)            A*(B+C) = A*B+A*C
        7                        ABSORCIÓN                              A + A*B = A                     A*(A+B) = A
        8           EXISTENCIA DE ELEMENTO NEUTRO                          A+0 = A                          A*1=A
        9           EXISTENCIA DEL COMPLEMENTARIO                          A+A= 1                          A*A = 0
       10                   LEYES DE MORGAN                         A+B+C …= A*B*C …               A*B*C … = A+B+C …
3. PUERTAS LÓGICAS
         Las puertas lógicas son los componentes electrónicos, presentados en forma de circuito integrado, mediante
los cuales pueden realizarse las funciones lógicas elementales.
                     SÍMBOLO          SÍMBOLO          ECUAC.           ESQUEMA             TABLA DE
  FUNCIÓN                                                                                                   COMENTARIOS
                     AMERICANO        EUROPEO          LÓGICA           ELÉCTRICO           ESTADOS
  Puerta NO                                                                                                  Utilizada para el
                                                                                                             acoplamiento de
 INVERT (no
  inversor) o
                                                          S=A                                                  circuitos sin
                                                                                                              inversión de la
 IGUALDAD                                                                                                    señal de entrada

Puerta INVERT                                                                                                Invierte el estado
                                                            _
  (inversor) o                                                                                              de la señal aplicada
     NOT                                                  S=A                                                   a su entrada


                                                                                                              La salida es “0”
Puerta OR (suma
     lógica)
                                                        S=A+B                                                 cuando todas las
                                                                                                              entradas son “0”



                                                                                                              La salida es “1”
  Puerta AND
(producto lógico)
                                                        S=A*B                                                 cuando todas las
                                                                                                              entradas son “1”




Temario de Pedro J. Labella                              RESUMEN                                                      1 de 2
TEMA               PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.




                                                                                                           La salida es “1” solo
  Puerta NOR                                             _____
                                                                                                            cuando todas las
 (suma negada)                                         S=A+B                                                entradas son “0”



  Puerta NAND                                                                                                La salida es “0”
                                                         _____
 (producto lógico                                                                                            cuando todas las
     negado)                                           S=A*B                                                 entradas son “1”



                                                      S = A⊕B =                                              La salida es “0”
  Puerta EXOR
 (OR exclusiva)
                                                         __ __                                               cuando todas las
                                                      A*B + A*B                                            entradas son iguales


                                                          ______
                                                                                                             La salida es “1”
 Puerta EXNOR                                         S = A⊕B =                                              cuando todas las
(NOR exclusiva)                                              __ __                                         entradas son iguales
                                                      A*B + A*B

          Las puertas NOR y NAND son las puertas universales, pues aplicando las Leyes de Morgan se puede realizar
con ellas cualquier ecuación y resolver cualquier automatismo. Se obtienen circuitos más simples y con menor
posibilidad de error.
4. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.
4.1. TABLA DE VERDAD.
4.2.- FORMA CANÓNICA DE LA FUNCIÓN.
          Es el producto de sumas o la suma de productos, en los que en cada término aparecen todas las variables de
la función (bien en forma directa o negada).
4.2.1. TIPOS.
          MIMTERMS o suma de productos lógicos.
          MAXTERMS o producto de sumas lógicas.
4.2.2. DEDUCCIÓN DE LA FORMA CANÓNICA.
          A PARTIR DE UNA FUNCIÓN NO CANÓNICA
          A PARTIR DE LA TABLA DE LA VERDAD
4.3. SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES
4.3.1.MÉTODO ALGEBRAICO:
          En definitiva se trata de simplificar la función utilizando los teoremas del álgebra de Boole.
4.3.2. MÉTODO DE TABULACIÓN DE QUINE –Mc CLUSKEY
          Se utiliza para simplificar funciones que tienen cinco o más de cinco variables. Además es susceptible de ser
tratado con ordenador.
4.3.3. MAPAS DE KARNAUGH.
          Dicho método es una forma gráfica de representar la tabla de la verdad de una función lógica, construyendo
una tabla donde a cada valor de la tabla de la verdad se le asigna una casilla.
4.3.3.1. Simplificación de funciones incompletas.
          Resulta frecuente considerar en los circuitos lógicos ciertos valores de las variables que nunca se darán
(valores prohibidos) y otras en el que el circuito se inhibe. En estos casos a estas combinaciones de valores que nunca se
darán podremos darles el valor "0" ó "1" según nos interese; de esta forma la simplificación puede ser más eficaz.
4.4. HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS.
4.4.1.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NAND.
                    Si aplican dos inversiones.
                    Si la operación más externa es suma se opera una inversión.
                    Si la operación más externa es producto no se opera ninguna inversión.
                    Si en el interior existen sumas se aplican dos inversiones y se opera una de ellas.
4.4.2.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NOR.
                    Se aplican dos inversiones.
                    Si la operación más externa es producto se opera una inversión.
                    Si la operación más externa es suma, se aplican dos inversiones más y se opera una de ellas.




Temario de Pedro J. Labella                            RESUMEN                                                        2 de 2

Más contenido relacionado

La actualidad más candente

Montaje de Circuitos Electronicos
Montaje de Circuitos ElectronicosMontaje de Circuitos Electronicos
Montaje de Circuitos Electronicoskratosjys
 
Electrónica digital
Electrónica digitalElectrónica digital
Electrónica digitalJulio Sanchez
 
Unidad 4 electronica_digital_v1_c
Unidad 4 electronica_digital_v1_cUnidad 4 electronica_digital_v1_c
Unidad 4 electronica_digital_v1_cmalvariol
 
Algebra boole y circuitos con puerta lógicas
Algebra boole y circuitos con puerta lógicasAlgebra boole y circuitos con puerta lógicas
Algebra boole y circuitos con puerta lógicasPPJJK
 
Algebra boole y circuitos con puerta lógicas
Algebra boole y circuitos con puerta lógicasAlgebra boole y circuitos con puerta lógicas
Algebra boole y circuitos con puerta lógicasjjkls
 
Electronica digital 4º ESO
Electronica digital 4º ESOElectronica digital 4º ESO
Electronica digital 4º ESOKoldo Parra
 
Practica 3 algebra booleana por compuertas lógicas.
Practica 3 algebra booleana por compuertas lógicas.Practica 3 algebra booleana por compuertas lógicas.
Practica 3 algebra booleana por compuertas lógicas.JavierDeJesusCamacho1
 
Circuitos Logicos Combinacionales
Circuitos Logicos CombinacionalesCircuitos Logicos Combinacionales
Circuitos Logicos Combinacionalesguest1e528d
 
Ud9 automatización eléctrica algebra logica
Ud9 automatización eléctrica algebra logicaUd9 automatización eléctrica algebra logica
Ud9 automatización eléctrica algebra logicaJuan Blesa Higuera
 
Guía 03 diseño de circuitos combinacionales
Guía 03   diseño de circuitos combinacionalesGuía 03   diseño de circuitos combinacionales
Guía 03 diseño de circuitos combinacionalesJUANARIASPORTUGUEZ
 
Circuitos Combinacionales
Circuitos CombinacionalesCircuitos Combinacionales
Circuitos CombinacionalesGabo Rodríguez
 
Compuertas Logicas
Compuertas LogicasCompuertas Logicas
Compuertas LogicasF Blanco
 

La actualidad más candente (20)

Montaje de Circuitos Electronicos
Montaje de Circuitos ElectronicosMontaje de Circuitos Electronicos
Montaje de Circuitos Electronicos
 
Compuertas logicas
Compuertas logicasCompuertas logicas
Compuertas logicas
 
Electrónica digital
Electrónica digitalElectrónica digital
Electrónica digital
 
Introducción circuitosdigitales
Introducción circuitosdigitalesIntroducción circuitosdigitales
Introducción circuitosdigitales
 
Unidad 4 electronica_digital_v1_c
Unidad 4 electronica_digital_v1_cUnidad 4 electronica_digital_v1_c
Unidad 4 electronica_digital_v1_c
 
Electrónica digital
Electrónica digitalElectrónica digital
Electrónica digital
 
Algebra boole y circuitos con puerta lógicas
Algebra boole y circuitos con puerta lógicasAlgebra boole y circuitos con puerta lógicas
Algebra boole y circuitos con puerta lógicas
 
Algebra boole y circuitos con puerta lógicas
Algebra boole y circuitos con puerta lógicasAlgebra boole y circuitos con puerta lógicas
Algebra boole y circuitos con puerta lógicas
 
Logica Combinacional
Logica CombinacionalLogica Combinacional
Logica Combinacional
 
Electronica digital 4º ESO
Electronica digital 4º ESOElectronica digital 4º ESO
Electronica digital 4º ESO
 
Electrónica digital
Electrónica digitalElectrónica digital
Electrónica digital
 
Practica 3 algebra booleana por compuertas lógicas.
Practica 3 algebra booleana por compuertas lógicas.Practica 3 algebra booleana por compuertas lógicas.
Practica 3 algebra booleana por compuertas lógicas.
 
Circuitos Logicos Combinacionales
Circuitos Logicos CombinacionalesCircuitos Logicos Combinacionales
Circuitos Logicos Combinacionales
 
Ud9 automatización eléctrica algebra logica
Ud9 automatización eléctrica algebra logicaUd9 automatización eléctrica algebra logica
Ud9 automatización eléctrica algebra logica
 
Compuertas 1
Compuertas 1Compuertas 1
Compuertas 1
 
Guía 03 diseño de circuitos combinacionales
Guía 03   diseño de circuitos combinacionalesGuía 03   diseño de circuitos combinacionales
Guía 03 diseño de circuitos combinacionales
 
Circuitos Combinacionales
Circuitos CombinacionalesCircuitos Combinacionales
Circuitos Combinacionales
 
Sistemas combinacionales
Sistemas combinacionalesSistemas combinacionales
Sistemas combinacionales
 
Compuertas Logicas
Compuertas LogicasCompuertas Logicas
Compuertas Logicas
 
Algebra de boole
Algebra de booleAlgebra de boole
Algebra de boole
 

Similar a Tema electronica

Sistemas Digitales: De las variables “binarias” a los microprocesadores/micro...
Sistemas Digitales: De las variables “binarias” a los microprocesadores/micro...Sistemas Digitales: De las variables “binarias” a los microprocesadores/micro...
Sistemas Digitales: De las variables “binarias” a los microprocesadores/micro...MartinBassi2
 
Material teórico 3° corte 2° parte
Material teórico 3° corte   2° parteMaterial teórico 3° corte   2° parte
Material teórico 3° corte 2° parteCUN
 
Electrónica Digital.ppt Tutorial completo
Electrónica Digital.ppt Tutorial completoElectrónica Digital.ppt Tutorial completo
Electrónica Digital.ppt Tutorial completoSantiago Luis Gómez
 
11. electro digital
11. electro digital11. electro digital
11. electro digitalsonsolesbar
 
La electronica digital
La electronica digitalLa electronica digital
La electronica digitalcandebobes
 
11. electro digital
11. electro digital11. electro digital
11. electro digitalsonsolesbar
 
6. electro digital
6. electro digital6. electro digital
6. electro digitalsonsolesbar
 
Circuitos en la Ingenieria de sistema
Circuitos en la Ingenieria de sistemaCircuitos en la Ingenieria de sistema
Circuitos en la Ingenieria de sistemaLuis Molina
 
Instituto universitario de tecnología
Instituto universitario de tecnologíaInstituto universitario de tecnología
Instituto universitario de tecnologíaSimons22
 
algebra_de_boole_power_point.pptx
algebra_de_boole_power_point.pptxalgebra_de_boole_power_point.pptx
algebra_de_boole_power_point.pptxJose Marin Flores
 
Electrónica digital
Electrónica digitalElectrónica digital
Electrónica digitalcandebobes
 
2. electronica digital
2. electronica digital2. electronica digital
2. electronica digitalsonsolesbar
 
Aplicación e importancia de los circuitos del algebra de boole y compuertas l...
Aplicación e importancia de los circuitos del algebra de boole y compuertas l...Aplicación e importancia de los circuitos del algebra de boole y compuertas l...
Aplicación e importancia de los circuitos del algebra de boole y compuertas l...Robert Osmar Aguilar Iribarren
 

Similar a Tema electronica (20)

Sistemas Digitales: De las variables “binarias” a los microprocesadores/micro...
Sistemas Digitales: De las variables “binarias” a los microprocesadores/micro...Sistemas Digitales: De las variables “binarias” a los microprocesadores/micro...
Sistemas Digitales: De las variables “binarias” a los microprocesadores/micro...
 
Material teórico 3° corte 2° parte
Material teórico 3° corte   2° parteMaterial teórico 3° corte   2° parte
Material teórico 3° corte 2° parte
 
Electrónica Digital.ppt Tutorial completo
Electrónica Digital.ppt Tutorial completoElectrónica Digital.ppt Tutorial completo
Electrónica Digital.ppt Tutorial completo
 
6. electro digital
6. electro digital6. electro digital
6. electro digital
 
6. electro digital
6. electro digital6. electro digital
6. electro digital
 
11. electro digital
11. electro digital11. electro digital
11. electro digital
 
La electronica digital
La electronica digitalLa electronica digital
La electronica digital
 
6. electro digital
6. electro digital6. electro digital
6. electro digital
 
11. electro digital
11. electro digital11. electro digital
11. electro digital
 
6. electro digital
6. electro digital6. electro digital
6. electro digital
 
6. electro digital
6. electro digital6. electro digital
6. electro digital
 
Pia tc
Pia tcPia tc
Pia tc
 
Pia tc
Pia tcPia tc
Pia tc
 
Circuitos en la Ingenieria de sistema
Circuitos en la Ingenieria de sistemaCircuitos en la Ingenieria de sistema
Circuitos en la Ingenieria de sistema
 
Instituto universitario de tecnología
Instituto universitario de tecnologíaInstituto universitario de tecnología
Instituto universitario de tecnología
 
algebra_de_boole_power_point.pptx
algebra_de_boole_power_point.pptxalgebra_de_boole_power_point.pptx
algebra_de_boole_power_point.pptx
 
Electrónica digital
Electrónica digitalElectrónica digital
Electrónica digital
 
2. electronica digital
2. electronica digital2. electronica digital
2. electronica digital
 
2. electronica digital
2. electronica digital2. electronica digital
2. electronica digital
 
Aplicación e importancia de los circuitos del algebra de boole y compuertas l...
Aplicación e importancia de los circuitos del algebra de boole y compuertas l...Aplicación e importancia de los circuitos del algebra de boole y compuertas l...
Aplicación e importancia de los circuitos del algebra de boole y compuertas l...
 

Más de Cati Oliver

Projecte tecnologia
Projecte tecnologiaProjecte tecnologia
Projecte tecnologiaCati Oliver
 
2on projecte estructura
2on projecte estructura2on projecte estructura
2on projecte estructuraCati Oliver
 
Centralsproductoresdenergia
CentralsproductoresdenergiaCentralsproductoresdenergia
CentralsproductoresdenergiaCati Oliver
 
Presentació 2n eso
Presentació 2n esoPresentació 2n eso
Presentació 2n esoCati Oliver
 
Presentació 3r eso
Presentació 3r esoPresentació 3r eso
Presentació 3r esoCati Oliver
 
Puertaslogicasysistemascombinacionales 110228082200-phpapp01
Puertaslogicasysistemascombinacionales 110228082200-phpapp01Puertaslogicasysistemascombinacionales 110228082200-phpapp01
Puertaslogicasysistemascombinacionales 110228082200-phpapp01Cati Oliver
 
Cuadro eléctrico instalación tradicional - GESA
Cuadro eléctrico instalación tradicional - GESACuadro eléctrico instalación tradicional - GESA
Cuadro eléctrico instalación tradicional - GESACati Oliver
 
Instal·lació elèctrica a l'habitatge
Instal·lació elèctrica a l'habitatgeInstal·lació elèctrica a l'habitatge
Instal·lació elèctrica a l'habitatgeCati Oliver
 
Diagrames de flux
Diagrames de fluxDiagrames de flux
Diagrames de fluxCati Oliver
 
Introducción a la programación
Introducción a la programaciónIntroducción a la programación
Introducción a la programaciónCati Oliver
 

Más de Cati Oliver (16)

Projecte tecnologia
Projecte tecnologiaProjecte tecnologia
Projecte tecnologia
 
2on projecte estructura
2on projecte estructura2on projecte estructura
2on projecte estructura
 
Centralsproductoresdenergia
CentralsproductoresdenergiaCentralsproductoresdenergia
Centralsproductoresdenergia
 
Presentació 2n eso
Presentació 2n esoPresentació 2n eso
Presentació 2n eso
 
Presentació 3r eso
Presentació 3r esoPresentació 3r eso
Presentació 3r eso
 
Puertaslogicasysistemascombinacionales 110228082200-phpapp01
Puertaslogicasysistemascombinacionales 110228082200-phpapp01Puertaslogicasysistemascombinacionales 110228082200-phpapp01
Puertaslogicasysistemascombinacionales 110228082200-phpapp01
 
Palanques
PalanquesPalanques
Palanques
 
Cuadro eléctrico instalación tradicional - GESA
Cuadro eléctrico instalación tradicional - GESACuadro eléctrico instalación tradicional - GESA
Cuadro eléctrico instalación tradicional - GESA
 
Instal·lació elèctrica a l'habitatge
Instal·lació elèctrica a l'habitatgeInstal·lació elèctrica a l'habitatge
Instal·lació elèctrica a l'habitatge
 
Tarjeta grafica
Tarjeta graficaTarjeta grafica
Tarjeta grafica
 
Diagrames de flux
Diagrames de fluxDiagrames de flux
Diagrames de flux
 
Raid
RaidRaid
Raid
 
Introducción a la programación
Introducción a la programaciónIntroducción a la programación
Introducción a la programación
 
Memòria RAM
Memòria RAMMemòria RAM
Memòria RAM
 
Seguretat
SeguretatSeguretat
Seguretat
 
Duplicity
DuplicityDuplicity
Duplicity
 

Tema electronica

  • 1. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS.
  • 2. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. ÍNDICE 0 0.- INTRODUCCIÓN ........................................................................................................................................................................... 2 1 1.- ELECTRÓNICA DIGITAL ........................................................................................................................................................... 3 1.1. SISTEMAS DE NUMERACIÓN.................................................................................................................................................. 3 1.2. SEÑAL DIGITAL BINARIA........................................................................................................................................................ 3 1.3. SISTEMAS LÓGICOS.................................................................................................................................................................. 3 1.4. LÓGICA DE CONTACTOS......................................................................................................................................................... 3 2 2.- ÁLGEBRA DE BOOLE O ÁLGEBRA LÓGICA ........................................................................................................................ 4 2.1. OPERACIONES BÁSICAS. ......................................................................................................................................................... 4 2.2. TEOREMAS DEL ÁLGEBRA DE BOOLE. .............................................................................................................................. 5 3 3. PUERTAS LÓGICAS....................................................................................................................................................................... 5 4 4. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. .......................................................................... 7 4.1. TABLA DE VERDAD. .................................................................................................................................................................. 7 4.2.- FORMA CANÓNICA DE LA FUNCIÓN. ................................................................................................................................. 7 4.2.1. TIPOS. ......................................................................................................................................................................................... 7 4.2.2. DEDUCCIÓN DE LA FORMA CANÓNICA. ......................................................................................................................... 7 4.3. SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES ........................................................................................................................................ 8 4.3.1.MÉTODO ALGEBRAICO: ........................................................................................................................................................ 8 4.3.2. MÉTODO DE TABULACIÓN DE QUINE –Mc CLUSKEY ................................................................................................. 8 4.3.3. MAPAS DE KARNAUGH. ........................................................................................................................................................ 8 4.3.3.1. Simplificación de funciones incompletas. ............................................................................................................................. 10 4.4. HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS................................................................................................................................... 10 4.4.1.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NAND..................................................................................... 10 4.4.2.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NOR. ...................................................................................... 10 Pedro J. Labella 1 de 11
  • 3. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. 0.- INTRODUCCIÓN Hoy en día se ha hecho imprescindible la utilización de métodos de control electrónico cada vez más sofisticados, debido a la creciente complejidad de los procesos industriales y de los elementos necesarios que forman parte de dichos procesos. La electrónica digital y, por tanto, los circuitos digitales se emplean en todo tipo de sistemas de control industrial, procesos de datos, y otros muchos equipos, como pueden ser los dispositivos de seguridad, equipos de navegación, electrodomésticos, telefonía, etc. Con la reciente llegada de la electrónica digital, los equipos han aumentado en fiabilidad y en prestaciones. Los errores de estos equipos son prácticamente nulos y las posibilidades se han multiplicado. Un ejemplo de todo esto es la televisión digital, que nos permite tener unas posibilidades impresionantes. El pasado de este tipo de tecnología es escaso, el presente es rico, pero el futuro no tiene límites. Con esta tecnología todo es realizable. Estos circuitos requieren para su construcción una serie de elementos que materialicen los principios del álgebra de Boole, base matemática de la electrónica digital. Esta realización física la constituyen las denominadas puertas lógicas. Pedro J. Labella 2 de 11
  • 4. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. 1.- ELECTRÓNICA DIGITAL 1.1. SISTEMAS DE NUMERACIÓN. SISTEMA DECIMAL: es un sistema en base 10 (necesitamos 10 cifras : 0,1...9). Ejemplo: 1.264= 1 x 103 + 2 x 102+ 6 x 101 + 4 x 100 SISTEMA BINARIO: es un sistema en base 2 (necesita sólo dos cifras para representar un número: 0 y 1). Ejemplo: 10011 = 1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 = 16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 19 Palabra o código. (Ejemplo: Cinco bit) Bit es un dígito binario (cero o uno), un grupo de varios bit con significado es una palabra o código. 1.2. SEÑAL DIGITAL BINARIA. Sólo son posibles dos valores: Uno de alta tensión y otro de baja. 1.3. SISTEMAS LÓGICOS. La lógica de niveles establece una correspondencia entre los niveles de tensión y los elementos de información binaria (0, 1). LÓGICA POSITIVA: al nivel de tensión más elevado le asigna el 1 (la más usada). LÓGICA NEGATIVA: al nivel de tensión más alto le asigna el 0 (la menos usada). 1.4. LÓGICA DE CONTACTOS. Nos indica: "0" circuito abierto. "1" circuito cerrado. Pedro J. Labella 3 de 11
  • 5. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. 2.- ÁLGEBRA DE BOOLE O ÁLGEBRA LÓGICA La desarrolló George Boole en las primeras décadas del S. XIX. Mientras que el álgebra opera con relaciones cuantitativas el Álgebra de Boole opera con relaciones lógicas. El álgebra de Boole opera con variables que admiten únicamente dos valores que, de forma convencional, se designan por 0 y 1. Téngase presente que estos símbolos aquí no representan números, sino dos estados diferentes de un dispositivo. Por ejemplo, si la variable L representa el estado de una lámpara, se puede representar el hecho de que dicha lámpara esté encendida asignando un 1 a la variable L, y, si está apagada, un 0. 2.1. OPERACIONES BÁSICAS. Se definen tres tipos de operaciones con las variables booleanas: SUMA LÓGICA: (se representa por +) "A + B": adopta el valor 1 cuando A o B valen 1. Se asimila a conexión en paralelo. (En una rama del paralelo un interruptor "A" y en la otra rama un interruptor "B") A B A+B 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 1 PRODUCTO LÓGICO: (se representa por *) "A * B": adopta el valor 1 cuando A y B valen 1. Se asimila a un circuito en serie. (Se colocan dos interruptores "A" y "B" en serie). A B A+B 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1 COMPLEMENTACIÓN: (A: A) Se aplica a una sola variable, se coloca una ralla en la parte superior de la letra. A A 0 1 1 0 Ejemplo : A se lee de varias formas : No A A negado A invertido "FUNCIÓN LÓGICA" : es todo conjunto de variables relacionadas entre sí por cualquiera de las tres operaciones básicas del álgebra de Boole. f=f(A,B,C...) Ejemplo : A*B*C + A*B*C Pedro J. Labella 4 de 11
  • 6. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. 2.2. TEOREMAS DEL ÁLGEBRA DE BOOLE. TEOREMA PROPIEDAD SUMA PRODUCTO El resultado de aplicar cualquiera de las tres operaciones definidas a variables del sistema booleano 1 es otra variable del sistema, y este resultado es único 2 IDEMPOTENCIA A+A = A A*A =A 3 VARIABLE DOBLEMENTE NEGADA A=A 4 PROPIEDAD CONMUTATIVA A+B=B+A A*B = B*A 5 PROPIEDAD ASOCIATIVA A+(B+C) = (A+B)+C A* (B*C) = (A*B)*C 6 PROPIEDAD DISTRIBUTIVA A+(B*C) = (A+B)*(A+C) A*(B+C) = A*B+A*C 7 ABSORCIÓN A + A*B = A A*(A+B) = A 8 EXISTENCIA DE ELEMENTO NEUTRO A+0 = A A*1=A 9 EXISTENCIA DEL COMPLEMENTARIO A+A= 1 A*A = 0 10 LEYES DE MORGAN A*B*C … = A+B+C … A+B+C …= A*B*C … 3. PUERTAS LÓGICAS Las puertas lógicas son los componentes electrónicos, presentados en forma de circuito integrado, mediante los cuales pueden realizarse las funciones lógicas elementales. Toda función lógica puede quedar definida de tres formas diferentes: por su expresión matemática, por un símbolo lógico, y por una tabla denominada tabla de verdad que define su comportamiento. Algunas de ellas permiten emplear un símil eléctrico sencillo basado en el empleo de interruptores. Las funciones básicas son el resultado de la tecnología de fabricación de circuitos, los factores económicos y de calidad nos indicarán con que elementos debemos realizar las funciones lógicas ya que estas se podrán implementar con diferentes circuitos. Una función lógica o de conmutación está completamente especificada si a cada una de las posibles combinaciones de las variables de entrada corresponde un valor único y definido de la función. Una función es incompleta si a una o más combinaciones de entrada se le puede asignar a la función lógica el valor "O" ó "1" indistintamente. Pedro J. Labella 5 de 11
  • 7. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. SÍMBOLO SÍMBOLO ECUAC. ESQUEMA TABLA DE FUNCIÓN COMENTARIOS AMERICANO EUROPEO LÓGICA ELÉCTRICO ESTADOS Utilizada para el Puerta NO acoplamiento INVERT (no S=A de circuitos sin inversor) o inversión de la IGUALDAD señal de entrada Puerta Invierte el INVERT _ estado de la (inversor) o S=A señal aplicada a NOT su entrada La salida es “0” Puerta OR S=A+B cuando todas las (suma lógica) entradas son “0” Puerta AND La salida es “1” (producto S=A*B cuando todas las lógico) entradas son “1” La salida es “1” Puerta NOR _____ solo cuando (suma negada) S=A+B todas las entradas son “0” Puerta NAND La salida es “0” _____ (producto lógico cuando todas las S=A*B negado) entradas son “1” La salida es “0” S = A⊕B = Puerta EXOR cuando todas las __ __ (OR exclusiva) entradas son A*B + A*B iguales ______ La salida es “1” Puerta S = A⊕B = cuando todas las EXNOR (NOR __ __ entradas son exclusiva) A*B + A*B iguales Las puertas NOR y NAND son las puertas universales, pues aplicando las Leyes de Morgan se puede realizar con ellas cualquier ecuación y resolver cualquier automatismo. Se obtienen circuitos más simples y con menor posibilidad de error. Pedro J. Labella 6 de 11
  • 8. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. 4. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. 4.1. TABLA DE VERDAD. Es una forma de representación, en la que se calcula el valor que toma la función para cada una de las combinaciones de sus variables. A B A+B f=f(A, B) 0 0 0 n = n°de vanables 0 1 0 N° Combinaciones = 2 . 1 0 0 1 1 1 4.2.- FORMA CANÓNICA DE LA FUNCIÓN. Es el producto de sumas o la suma de productos, en los que en cada término aparecen todas las variables de la función (bien en forma directa o negada). 4.2.1. TIPOS. MIMTERMS o suma de productos lógicos. Ejemplo: f = (A * B * C) + (A * B * C) + (A * B * C) MAXTERMS o producto de sumas lógicas. Ejemplo: f = (A+B+C ) * (A+B+C) * (A+B+C) Dos expresiones F1 y F2 son equivalentes, es decir, F1 = F2 si y solo si describen la misma función de conmutación, funciones equivalentes conducen a circuitos de conmutación distintos aunque realicen la misma función. 4.2.2. DEDUCCIÓN DE LA FORMA CANÓNICA. A PARTIR DE UNA FUNCIÓN NO CANÓNICA Aplicando las leyes del álgebra de Boole toda función no canónica se puede pasar a Minterms o Maxterms. Para pasar a primera forma canónica o Minterms, multiplicamos los términos incompletos por los que faltan, más su complementario Eje: f= abc+ab= abc + ab (c + c) = abc + abc+ abc = abc + abc Para pasar a la segunda forma canónica o Maxterms le sumamos cero a cada uno de los términos incompletos y aplicamos la propiedad distributiva A PARTIR DE LA TABLA DE LA VERDAD De la Tabla de la verdad de una función lógica se pueden deducir las formas canónicas de una función. Deducción de la primera forma canónica o Minterms a partir de la tabla de verdad: Se suman todos los productos lógicos que tienen salida "1" en la tabla de verdad Asignando al estado "0" la variable inversa y "1" a la variable directa Pedro J. Labella 7 de 11
  • 9. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. Deducción de la segunda forma canónica o Maxterms, a partir de la tabla de verdad: Se multiplican todas los sumas lógicas que tienen salida "0" en la tabla de verdad Asignando al estado "1" la variable inversa y "0" a la variable directa 4.3. SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES Criterio: Debemos de obtener una función que tenga un número mínimo de términos y con el menor número posible de variables Los diferentes métodos para simplificar las funciones booleanas, se pueden resumir en: Método algebraico Métodos numéricos, como el método de Quine-McCluskey Método gráfico de Karnaugh 4.3.1.MÉTODO ALGEBRAICO: La simplificación matemática no es nada sistemática y por lo tanto, dependerá de la habilidad del diseñador, además el proceso se dificulta enormemente para funciones con más de tres variables, no siendo posible asegurar que el resultado obtenido sea una expresión irreducible. En definitiva se trata de simplificar la función utilizando los teoremas del álgebra de Boole. 4.3.2. MÉTODO DE TABULACIÓN DE QUINE –Mc CLUSKEY Se utiliza para simplificar funciones que tienen cinco o más de cinco variables Además es susceptible de ser tratado con ordenador. 4.3.3. MAPAS DE KARNAUGH. Es uno de los métodos más fáciles para simplificar funciones, pudiéndose emplear hasta incluso con seis variables. Dicho método es una forma gráfica de representar la tabla de la verdad de una función lógica, construyendo una tabla donde a cada valor de la tabla de la verdad se le asigna una casilla. La tabla se construye situando como entradas verticales las combinaciones posibles de las variables de las que depende la función que se intenta simplificar, y encabezando cada columna por la combinación binaria correspondiente, de forma que de una columna a la contigua cambie sólo una variable de valor. Como entradas horizontales se disponen las combinaciones posibles de las variables restantes, de forma que entre las combinaciones binarias correspondientes a dos filas contiguas cambie de valor también sólo una variable. En las tablas de las figuras siguientes se representan los mapas de Karnaugh para funciones de dos, tres, cuatro, cinco y seis variables, respectivamente. Pedro J. Labella 8 de 11
  • 10. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. A AB AB B 0 1 C 00 01 11 10 CD 00 01 11 10 0 0 00 1 1 01 11 10 ABC ABC DE 000 001 011 010 110 111 101 100 DEF 000 001 011 010 110 111 101 100 00 000 01 001 11 011 10 010 110 111 101 100 Cada cuadrícula puede corresponder a un término canónico (producto o suma) compuesto por las variables que se indican en el vértice superior izquierdo de la tabla y con expresión directa o complementada según en la combinación binaria asociada aparezca un 1 o un 0, respectivamente. Para representar una función en esta tabla se parte de su forma canónica y se escribe un 1 en las cuadrículas correspondientes a los términos que estén presentes. Los demás se dejan en blanco. También se puede partir de la tabla de verdad y entonces el criterio de representación es obvio, puesto que la tabla de Karnaugh no es sino la tabla de verdad representada de distinta forma. Por haber empleado el código cíclico para las combinaciones de filas y columnas vemos que las celdas vecinas (las que tienen un lado en común, teniendo en cuenta que los lados derecho e izquierdo están unidos, al igual que los lados inferiores y superiores), difieren en el valor de una sola variable, ésta es la clave de la simplificación. Si las celdas adyacentes tienen un “1”, tendremos dos términos canónicos que difieren en una sola variable apareciendo ésta en un término en forma directa y en el otro en forma negada, por lo que dicho término se puede eliminar ya que su valor no va a influir en el resultado de la función: F = a*b*c* + a*b*c = a*b (c + c) = a*b Si se asocian cuatro celdas adyacentes en un solo término, se eliminan las variables que cambian de valor y se mantienen las que permanecen invariables. Pedro J. Labella 9 de 11
  • 11. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. Por lo tanto, se deben agrupar todos los unos en agrupaciones de celdas contiguas de 2n términos, sin dejar ningún “1” suelto e intentando que las agrupaciones sean lo más grandes posibles. El proceso de simplificación no es único, ya que a veces se pueden realizar diferentes agrupamientos, por lo tanto habrá que seleccionar la expresión más simplificada. 4.3.3.1. Simplificación de funciones incompletas. Resulta frecuente considerar en los circuitos lógicos ciertos valores de las variables que nunca se darán (valores prohibidos) y otras en el que el circuito se inhibe. En estos casos a estas combinaciones de valores que nunca se darán podremos darles el valor "0" ó "1" según nos interese; de esta forma la simplificación puede ser más eficaz. 4.4. HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS. Para construir circuitos que tengan solo una clase de puertas seguiremos los siguientes pasos: 4.4.1.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NAND. Si aplican dos inversiones. Si la operación más externa es suma se opera una inversión. Si la operación más externa es producto no se opera ninguna inversión. Si en el interior existen sumas se aplican dos inversiones y se opera una de ellas. 4.4.2.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NOR. Si aplican dos inversiones. Si la operación más externa es producto se opera una inversión. Pedro J. Labella 10 de 11
  • 12. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. Si la operación más externa es suma, se aplican dos inversiones más y se opera una de ellas. Pedro J. Labella 11 de 11
  • 13. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. 0.- INTRODUCCIÓN 1.- ELECTRÓNICA DIGITAL 1.1. SISTEMAS DE NUMERACIÓN. SISTEMA DECIMAL: 1.264= 1 x 103 + 2 x 102+ 6 x 101 + 4 x 100 SISTEMA BINARIO: 10011 = 1 x 24 + 0 x 23 + 0 x 22 + 1 x 21 + 1 x 20 = 16 + 0 + 0 + 2 + 1 = 19 Bit es un dígito binario (cero o uno), un grupo de varios bit con significado es una palabra o código. 1.2. SEÑAL DIGITAL BINARIA. Sólo son posibles 2 valores: Uno alta tensión y otro baja. 1.3. SISTEMAS LÓGICOS. La lógica de niveles establece una correspondencia entre los niveles de tensión y los elementos de información binaria (0, 1). LÓGICA POSITIVA: al nivel de tensión más elevado le asigna el 1 (la más usada). LÓGICA NEGATIVA: al nivel de tensión más alto le asigna el 0 (la menos usada). 1.4. LÓGICA DE CONTACTOS."0" circuito abierto. "1" circuito cerrado. 2.- ÁLGEBRA DE BOOLE O ÁLGEBRA LÓGICA El álgebra de Boole opera con variables que admiten únicamente dos valores que, de forma convencional, se designan por 0 y 1. 2.1. OPERACIONES BÁSICAS. SUMA LÓGICA: (se representa por +) PRODUCTO LÓGICO: (se representa por *) COMPLEMENTACIÓN: (A: A) "FUNCIÓN LÓGICA" : es todo conjunto de variables relacionadas entre sí por cualquiera de las tres operaciones básicas del álgebra de Boole. f=f(A,B,C...) 2.2. TEOREMAS DEL ÁLGEBRA DE BOOLE. TEOREMA PROPIEDAD SUMA PRODUCTO El resultado de aplicar cualquiera de las tres operaciones definidas a variables del sistema booleano 1 es otra variable del sistema, y este resultado es único 2 IDEMPOTENCIA A+A = A A*A =A 3 VARIABLE DOBLEMENTE NEGADA A=A 4 PROPIEDAD CONMUTATIVA A+B=B+A A*B = B*A 5 PROPIEDAD ASOCIATIVA A+(B+C) = (A+B)+C A* (B*C) = (A*B)*C 6 PROPIEDAD DISTRIBUTIVA A+(B*C) = (A+B)*(A+C) A*(B+C) = A*B+A*C 7 ABSORCIÓN A + A*B = A A*(A+B) = A 8 EXISTENCIA DE ELEMENTO NEUTRO A+0 = A A*1=A 9 EXISTENCIA DEL COMPLEMENTARIO A+A= 1 A*A = 0 10 LEYES DE MORGAN A+B+C …= A*B*C … A*B*C … = A+B+C … 3. PUERTAS LÓGICAS Las puertas lógicas son los componentes electrónicos, presentados en forma de circuito integrado, mediante los cuales pueden realizarse las funciones lógicas elementales. SÍMBOLO SÍMBOLO ECUAC. ESQUEMA TABLA DE FUNCIÓN COMENTARIOS AMERICANO EUROPEO LÓGICA ELÉCTRICO ESTADOS Puerta NO Utilizada para el acoplamiento de INVERT (no inversor) o S=A circuitos sin inversión de la IGUALDAD señal de entrada Puerta INVERT Invierte el estado _ (inversor) o de la señal aplicada NOT S=A a su entrada La salida es “0” Puerta OR (suma lógica) S=A+B cuando todas las entradas son “0” La salida es “1” Puerta AND (producto lógico) S=A*B cuando todas las entradas son “1” Temario de Pedro J. Labella RESUMEN 1 de 2
  • 14. TEMA PUERTAS LÓGICAS. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. La salida es “1” solo Puerta NOR _____ cuando todas las (suma negada) S=A+B entradas son “0” Puerta NAND La salida es “0” _____ (producto lógico cuando todas las negado) S=A*B entradas son “1” S = A⊕B = La salida es “0” Puerta EXOR (OR exclusiva) __ __ cuando todas las A*B + A*B entradas son iguales ______ La salida es “1” Puerta EXNOR S = A⊕B = cuando todas las (NOR exclusiva) __ __ entradas son iguales A*B + A*B Las puertas NOR y NAND son las puertas universales, pues aplicando las Leyes de Morgan se puede realizar con ellas cualquier ecuación y resolver cualquier automatismo. Se obtienen circuitos más simples y con menor posibilidad de error. 4. TÉCNICAS DE DISEÑO Y SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES LÓGICAS. 4.1. TABLA DE VERDAD. 4.2.- FORMA CANÓNICA DE LA FUNCIÓN. Es el producto de sumas o la suma de productos, en los que en cada término aparecen todas las variables de la función (bien en forma directa o negada). 4.2.1. TIPOS. MIMTERMS o suma de productos lógicos. MAXTERMS o producto de sumas lógicas. 4.2.2. DEDUCCIÓN DE LA FORMA CANÓNICA. A PARTIR DE UNA FUNCIÓN NO CANÓNICA A PARTIR DE LA TABLA DE LA VERDAD 4.3. SIMPLIFICACIÓN DE FUNCIONES 4.3.1.MÉTODO ALGEBRAICO: En definitiva se trata de simplificar la función utilizando los teoremas del álgebra de Boole. 4.3.2. MÉTODO DE TABULACIÓN DE QUINE –Mc CLUSKEY Se utiliza para simplificar funciones que tienen cinco o más de cinco variables. Además es susceptible de ser tratado con ordenador. 4.3.3. MAPAS DE KARNAUGH. Dicho método es una forma gráfica de representar la tabla de la verdad de una función lógica, construyendo una tabla donde a cada valor de la tabla de la verdad se le asigna una casilla. 4.3.3.1. Simplificación de funciones incompletas. Resulta frecuente considerar en los circuitos lógicos ciertos valores de las variables que nunca se darán (valores prohibidos) y otras en el que el circuito se inhibe. En estos casos a estas combinaciones de valores que nunca se darán podremos darles el valor "0" ó "1" según nos interese; de esta forma la simplificación puede ser más eficaz. 4.4. HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS. 4.4.1.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NAND. Si aplican dos inversiones. Si la operación más externa es suma se opera una inversión. Si la operación más externa es producto no se opera ninguna inversión. Si en el interior existen sumas se aplican dos inversiones y se opera una de ellas. 4.4.2.- HOMOGENIZACIÓN DE CIRCUITOS CON PUERTAS NOR. Se aplican dos inversiones. Si la operación más externa es producto se opera una inversión. Si la operación más externa es suma, se aplican dos inversiones más y se opera una de ellas. Temario de Pedro J. Labella RESUMEN 2 de 2