Universidad Nacional Autónoma de México
Colegio Ciencias y Humanidades Plantel Sur
Circuitos Lógicos
Gupo: 567
Karina Hernández Torres
Materia: Cibernetica
Prof: Luis Enrique Rodríguez Maldonado
miércoles, 3 de noviembre de 2010
Introducción
Los circuitos digitales electrónicos se llaman circuitos lógicos ya que con las entradas adecuadas establecen caminos de manipuleo lógico. Pueden ser combinacionales o secuenciales.
En los circuitos de trasmisión digitales, la información se envía de unos circuitos a otros como dos estados de voltaje, uno "alto" y otro "bajo", esos estados son tratados como bits, se pueden representar como ceros (0) y unos (1) y forman números binarios.
Los circuitos lógicos (o circuitos de conmutación y temporización) , forman la base de cualquier dispositivo en el que se tenga que seleccionar o combinar señales de manera controlada. Entre los campos de aplicación de estos tipos de circuitos pueden mencionarse la conmutación telefónica, las transmisiones por satélite y el funcionamiento de las computadoras digitales.
Utilizando amplificadores operacionales se pueden construir circuitos entre los que pueden mencionarse los circuitos comparadores que sirven para indicarnos si una cierta señal dada se encuentra por encima o por debajo de un voltaje de referencia preestablecido.
Existen diferentes tipos de comparadores como los inversores, no inversores, con histéresis, sin histéresis y de ventana.
En los circuitos de trasmisión digitales, la información se envía de unos circuitos a otros como dos estados de voltaje, uno "alto" y otro "bajo", esos estados son tratados como bits, se pueden representar como ceros (0) y unos (1) y forman números binarios.
Los circuitos lógicos (o circuitos de conmutación y temporización) , forman la base de cualquier dispositivo en el que se tenga que seleccionar o combinar señales de manera controlada. Entre los campos de aplicación de estos tipos de circuitos pueden mencionarse la conmutación telefónica, las transmisiones por satélite y el funcionamiento de las computadoras digitales.
Utilizando amplificadores operacionales se pueden construir circuitos entre los que pueden mencionarse los circuitos comparadores que sirven para indicarnos si una cierta señal dada se encuentra por encima o por debajo de un voltaje de referencia preestablecido.
Existen diferentes tipos de comparadores como los inversores, no inversores, con histéresis, sin histéresis y de ventana.
Compuertas o Puertas Lógicas
Los bloques elementales de un dispositivo lógico se denominan puertas lógicas digitales. Una puerta Y (AND) tiene dos o más entradas y una única salida. La salida de una puerta Y es verdadera sólo si todas las entradas son verdaderas. Una puerta O (OR) tiene dos o más entradas y una sola salida. La salida de una puerta O es verdadera si cualquiera de las entradas es verdadera, y es falsa si todas las entradas son falsas. Una puerta INVERSORA (INVERTER) tiene una única entrada y una única salida, y puede convertir una señal verdadera en falsa, efectuando de esta manera la función negación (NOT). A partir de las puertas elementales pueden construirse circuitos lógicos más complicados, entre los que pueden mencionarse los circuitos biestables (también llamados flip-flops, que son interruptores binarios), contadores, comparadores, sumadores y combinaciones más complejas.
Una compuerta AND de múltiples entradas puede ser creada conectando compuertas simples en serie. El problema de poner compuertas en cascada, es que el tiempo de propagación de la señal desde la entrada hasta la salida, aumenta.
La salida de una compuerta NOT tiene el valor inverso al de su entrada. En el caso del gráfico anterior la salida X = A
Esto significa que:
- Si a la entrada tenemos un "1" lógico, a la salida hará un "0" lógico y ...
- Si a la entrada tenemos un "0" lógico a la salida habrá un "1" lógico.
Las compuertas NOT se pueden conectar en cascada, logrando después de dos compuertas, la entrada original. Un motivo para implementar un circuito que tenga en su salida, lo mismo que tiene en su entrada, es conseguir un retraso de la señal original con un propósito especial.
Si pudiéramos ver con más detalle la construcción de las "compuertas lógicas", veríamos que son circuitos constituidos por transistores, resistencias, diodos, etc., conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas
La utilización extendida de las compuertas lógicas, simplifica el diseño y análisis de circuitos complejos. La tecnología moderna actual permite la construcción de circuitos integrados (ICs) que se componen de miles (o millones) de compuertas lógicas.
Compuerta AND
Una compuerta AND de múltiples entradas puede ser creada conectando compuertas simples en serie. El problema de poner compuertas en cascada, es que el tiempo de propagación de la señal desde la entrada hasta la salida, aumenta.
- Compuerta OR
La salida X de la compuerta OR será "1" cuando la entrada "A" o la entrada "B" estén en "1". Expresándolo en otras palabras:
En una compuerta OR, la salida será "1", cuando en cualquiera de sus entradas haya un "1".
- Compuerta NOT
La salida de una compuerta NOT tiene el valor inverso al de su entrada. En el caso del gráfico anterior la salida X = A
Esto significa que:
- Si a la entrada tenemos un "1" lógico, a la salida hará un "0" lógico y ...
- Si a la entrada tenemos un "0" lógico a la salida habrá un "1" lógico.
Las compuertas NOT se pueden conectar en cascada, logrando después de dos compuertas, la entrada original. Un motivo para implementar un circuito que tenga en su salida, lo mismo que tiene en su entrada, es conseguir un retraso de la señal original con un propósito especial.
Si pudiéramos ver con más detalle la construcción de las "compuertas lógicas", veríamos que son circuitos constituidos por transistores, resistencias, diodos, etc., conectados de manera que se obtienen salidas específicas para entradas específicas
La utilización extendida de las compuertas lógicas, simplifica el diseño y análisis de circuitos complejos. La tecnología moderna actual permite la construcción de circuitos integrados (ICs) que se componen de miles (o millones) de compuertas lógicas.
Niveles Lógicos
En los circuitos digitales es muy común referiste a las entradas y salidas que estos tienen como si fueran altos o bajos. (niveles lógicos altos o bajos)
A la entrada alta se le asocia un "1" y a la entradabaja un "0". Lo mismo sucede con la salidas.
Si estuviéramos trabajando con circuitos integrados TTL que se alimentan con +5 voltios, el "1" se supondría que tiene un voltaje de +5 voltios y el "0" voltios. Esto es así en un análisis ideal de los circuitos digitales.
En la realidad, estos valores son diferentes.
Los circuitos integrados trabajan con valores de entrada y salida que varían de acuerdo a la tecnología del circuito integrado. Tabla de verdad
La tabla de verdad es un intrumento utilizado para la simplificación de circuitos digitales a través de su ecuación booleana. Las tablas de verdad pueden tener muchas columnas, pero todas las tablas funcionan de igual forma. Hay siempre una columna de salida (última columna a la derecha) que representa el resultado de todas las posibles combinaciones de las entradas. El número total de columnas en una tabla de verdad es la suma de las entradas que hay + 1 (la columna de la salida).
El número de filas de la tabla de verdad es la cantidad de combinaciones que se pueden lograr con las entradas y es igual a 2n, donde n es el número de columnas de la tabla de verdad (sin tomar en cuenta la columna de salida).
Un circuito con 3 interruptores de entrada (con estados binarios "0" o "1"), tendrá 8 posibles combinaciones. Siendo el resultado (la columna salida) determinado por el estado de los interruptores de entrada.
Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como "compuertas lógicas" (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc.).
Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad:
El número de filas de la tabla de verdad es la cantidad de combinaciones que se pueden lograr con las entradas y es igual a 2n, donde n es el número de columnas de la tabla de verdad (sin tomar en cuenta la columna de salida).
Un circuito con 3 interruptores de entrada (con estados binarios "0" o "1"), tendrá 8 posibles combinaciones. Siendo el resultado (la columna salida) determinado por el estado de los interruptores de entrada.
Los circuitos lógicos son básicamente un arreglo de interruptores, conocidos como "compuertas lógicas" (compuertas AND, NAND, OR, NOR, NOT, etc.).
Cada compuerta lógica tiene su tabla de verdad:
Operador lógico AND
| x | y | resultado |
| true | true | true |
| true | false | false |
| false | true | false |
| false | false | false |
Operador lógico OR
| x | y | resultado |
| true | true | true |
| true | false | true |
| false | true | true |
| false | false | false |
Operador lógico NOT
| x | resultado |
| true | false |
| false | true |
Conclusion
El álgebra de Boole fue usada inicialmente en los problemas surgidos en el diseño de conmutación en 1938 por Claude E. Shannon. Los métodos matemáticos utilizados por Shannon fueron adoptados universalmente para el diseño y análisis de circuitos de conmutación. Y gracias a eso ahora son aplicados en la actualidad para el diseño de computadoras y su manejo por medio de los circuitos lógicos.
Bibliografía
http://www.solociencia.com/electronica/electronica-circuitos-logicos.htm
http://www.sabelotodo.org/informatica/digitallogico.html
http://perso.wanadoo.es/fushigisensei/comp_log.htm
http://www.unicrom.com/Tut_circuitoslogicos.asp
http://www.unicrom.com/Tut_compuertaand.asp
http://www.unicrom.com/Tut_compuertaor.asp
http://www.unicrom.com/Tut_compuerta_not.asp
http://www.ciclos-informatica.com/tabla-de-verdad-de-los-operadores-and-or-y-not/
http://www.unicrom.com/dig_tabla_verdad.asp
http://www.sabelotodo.org/informatica/digitallogico.html
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http://www.unicrom.com/Tut_compuerta_not.asp
http://www.ciclos-informatica.com/tabla-de-verdad-de-los-operadores-and-or-y-not/
http://www.unicrom.com/dig_tabla_verdad.asp
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