1. 1
Compuertas lógicas (AND, OR e inversor)
Introducción:
Con la llegada del transistor a mediados del siglo pasado el uso de las válvulas
de vacío se hizo menos rutinario, el transistor presentaba características muy
superiores a su similar: ocupaba menos espacio, no se calentaba demasiado,
soportaba más el trato rudo, era más duradero, no era de vidrio, etc. En un
principio se utilizó en sistemas de radio, televisión, comunicación, aparatos de
laboratorio, etc., por lo que su uso se fue generalizando hasta el punto que ya es
casi imposible encontrar transistores individuales realizando una función, ahora
los hay en grupo en un arreglo con más componente electrónicos para dar por
resultado al circuito integrado (CI); estos son dispositivos compactos que pueden
realizar de una a muchas funciones, tal es el caso que son los componentes
principales de las computadoras. En algunos de tales arreglos entre transistores
se obtuvieron a los que se les dio por nombre general el de compuertas lógicas,
estas eran una respuesta a la necesidad del hombre para empezar la carrera de
las computadoras y hasta el momento se siguen utilizando. Las compuertas
lógicas tienen la función específica de trabajar en determinada forma a partir de
factores externos en base a un marco de referencia.
Compuerta AND.-
También es conocida como la compuerta de todo o nada. Al igual que todos los
arreglos de compuertas está dispone de tres terminales básicas (más dos de
alimentación), dos de ellas son las entradas y la restante es la salida;
simbólicamente se representa como:
Entradas Salida
Figura 2
Dejando aparte las complejidades del funcionamiento interno, este sería su
funcionamiento básico:
Cuando un voltaje (por lo general) de 5V actúa sobre una de las entradas,
-
1 o 2 indistintamente, se encontrará que en su salida no existe corriente
eléctrica.
Cuando tal voltaje actúa sobre las dos entradas, indistintamente si la
-
corriente es originada en la misma fuente, se encontrará que a su salida
sí existe una corriente eléctrica con el mismo valor de 5V.

2. 2
Al no existir voltaje en las entradas tampoco existirá uno a la salida.
-
De lo anterior proviene el nombre de todo o nada, es necesario que las
-
dos entradas tengan una alimentación para que exista una salida.
A partir de lo anterior se obtiene la siguiente tabla:
Entrada 1 Entrada 2 Salida (C)
(A) (B)
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Esta tabla se llama tabla de verdad y ayuda a comprender cómo funciona la
compuerta si se ve desde un punto de vista digital.
Compuerta AND elaborada con interruptores
La compuerta desde un punto de vista eléctrico es semejante a un arreglo
elaborado a partir de varios interruptores (a diferencia que estos deben ser
accionados mecánicamente por una persona):
S1 S2
Figura 3
En el mercado hay muchos circuitos integrados en donde se utilice este tipo de
compuertas este circuito está conformado por cuatro compuertas y describe el
siguiente arreglo:

3. 3
Compuerta OR.-
También conocida como compuerta de uno pero no todos. A diferencia de la
compuerta AND esta tiene el siguiente funcionamiento:
Si hay un voltaje presente en un de sus entradas (indistintamente) a su
-
salida sí habrá un voltaje.
Si en la entrada hay por lo menos un uno tengo un uno en la salida
-
Tabla de verdad:
Entrada 1 Entrada 2 Salida (C)
(A) (B)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 1
Simbólicamente se representa como:
Circuito integrado

4. 4
Compuerta OR elaborada con interruptores
El arreglo es más sencillo que una compuerta AND y describe lo siguiente:
S1
S2
Inversor (NOT).-
Es tipo de compuerta tiene un funcionamiento especial; básicamente tiene dos
terminales, una entrada y una salida; cuando en la entrada no existe ninguna
tension a su salida si habrá una tensión , mientras que si a su entrada sí está
actuando una tensión a su salida no estará presente alguna. De lo anterior
proviene que le digan inversor.
Simbólicamente se tiene:
Entrada Salida
La tabla de verdad para el inversor sería:
Entrada (A) Salida (B)
0 1
1 0
El circuito integrado que contiene inversores es el 7404:

5. 5
Combinaciones
Existen infinidad de combinación entre las compuertas, las más básicas y
comunes son las siguientes:
Compuerta NAND: Es la combinación entre un inversor y una compuerta AND;
en este caso la salida presentará una corriente eléctrica cuando en las entradas
no esté actuando alguna (inverso a la AND).
Tabla de verdad:
Entrada 1 (A) Entrada 2 (B) Salida (C)
0 0 1
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Símbolo y encapsulado común:
Figura 10
Compuerta NOR: Surge entre una OR y un inversor; hay corriente a la salida
cuando en ninguna de sus entradas este actuando energía eléctrica.
Tabla de verdad:
Entrada 1 (A) Entrada 2 (B) Salida (C)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 0

6. 6
Símbolo y encapsulado común:
Compuertas especiales
Compuerta XOR (OR exclusiva):
Es semejante a la compuerta OR, pero tiene una diferencia esencial:
Cuando en cualquiera de sus entradas no está actuando alguna tension,
-
a su salida tampoco existirá esta.
Si actúa tension sobre sólo una de sus entradas indistintamente, a su
-
salida se podrá obtener una lectura.
Si sobre sus dos entradas actúa tension, a su salida no habrá tension.
-
(Esta es la diferencia principal entre una OR y un XOR).
Tabla de verdad:
Entrada 1 (A) Entrada 2 (B) Salida (C)
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
Símbolo y encapsulado común:

7. 7
Compuerta XNOR: Actúa inversamente a cómo lo hace un XOR:
Tabla de verdad:
Entrada 1 (A) Entrada 2 (B) Salida (C)
0 0 1
0 1 0
1 0 0
1 1 1
Símbolo: Es idéntico al de la compuerta XOR sólo que tiene un pequeño circulo
a la salida (semejante al de las compuertas N).
Conclusiones:
El uso de compuertas provee un alto grado de automatización en los dispositivos
mecánicos; se pueden hacer combinaciones en donde, por ejemplo, funcione un
determinado mecanismo cuando existan factores para que determinada acción
se dé. Sólo se debe tener cuidado en el bajo voltaje que manejan a comparación
de los que comúnmente se ven en mecánica, esto no debe representar un
obstáculo ya que las compuertas tienen la función de dar vía a un proceso a
partir de sensores, actuadores y demás dispositivos electrónicos con los que
trabajan conjuntamente. Su ventaja reside en que no se tiene que estar
realizando un proceso o acción continuamente por parte de una persona; otras
bonanzas son: su bajo costo, su tamaño, la durabilidad que tienen, la factibilidad
de su uso, etc.
Referencia:
http://la-cantina.tripod.com