Compuerta NAND

Compuerta NAND

La compuerta NAND es un elemento lógico cuya versatilidad hace que podamos construir gran cantidad de circuitos de manera sencilla. Su forma es como se ve en la foto, media cápsula con dos o más terminales de entrada y un terminal de salida y esta posee una esfera o círculo que indica que es del tipo NAND a diferencia de su contraparte, la compuerta AND. El trabajo lógico que realiza esta compuerta es el de multiplicación de números binarios cuyos valores son el cero (0) y el uno (1) y el resultado de esta multiplicación se visualiza en la salida y es invertida. La forma física de la compuerta NAND no revela su funcionamiento electrónico  ya que ella puede ser aplicada en diferentes dispositivos como mecánicos o informáticos, no perdiendo o variando sus propiedades.  Resulta muy interesante y entretenido fabricar circuitos electrónicos lógicos siguiendo las sencillas reglas que posee este  tipo de compuertas.

Compuerta NAND:

Entradas 0 – 0

Al multiplicar cero (0) por cero (0) el resultado  inverso es uno (1)

Salida: 1

Compuerta NAND:

Entradas 0 – 1

Al multiplicar cero (0) por uno (1) el resultado inverso es uno (1)

Salida: 1

Compuerta NAND:

Entradas 1 – 0

Al multiplicar uno (1) por cero (0) el resultado inverso es uno (1)

Salida: 1

Compuerta NAND:

Entradas 1 – 1

Al multiplicar uno (1) por uno (1) el resultado inverso es cero (0)

Salida: 0

Circuito con Compuertas NAND

Circuito Multivibrador a base compuertas NAND.

Este tipo de circuitos están basados en las funciones lógicas de las compuertas y su funcionamiento correcto estará ligado a la conexión de los componentes electrónicos externos y al voltaje de alimentación. Este tipo de compuerta electrónica es de tecnología CMOS por lo que se debe tener especial cuidado en su manipulación ya que la estática de nuestro cuerpo puede dañarlo. Los diferentes  resultados presentes en la salida del circuito se obtiene al variar los valores de los componentes pacientemente y esta variación debe ser tomada como un juego didáctico y lúdico con el fin de obtener una gama de funcionamiento amplia. Las entradas de la compuertas son cortocircuitadas con el fin de convertirlas en una sola entrada. La salida debe ser realimentada a la entrada del circuito a través de un condensador retardador y la resistencia se encargará de aumentar las descargas de este.

Compuerta AND

 

Compuerta AND

La compuerta AND es un elemento lógico cuya versatilidad hace que podamos construir gran cantidad de circuitos de manera sencilla. Su forma es como se ve en la foto, media cápsula con dos o más terminales de entrada y un terminal de salida. El trabajo lógico que realiza esta compuerta es el de multiplicación de números binarios cuyos valores son el cero (0) y el uno (1) y el resultado de esta multiplicación se visualiza en la salida. La forma física de la compuerta NAND no revela su funcionamiento electrónico  ya que ella puede ser aplicada en diferentes dispositivos como mecánicos o informáticos, no perdiendo o variando sus propiedades.  Resulta muy interesante y entretenido fabricar circuitos electrónicos lógicos siguiendo las sencillas reglas que posee este tipo de compuertas.

Compuerta NAND:

Entradas 0 – 0

Al multiplicar cero (0) por cero (0) el resultado  inverso es uno (1)

Salida: 1

Compuerta NAND:

Entradas 0 – 1

Al multiplicar cero (0) por uno (1) el resultado inverso es uno (1)

Salida: 1

Compuerta NAND:

Entradas 1 – 0

Al multiplicar uno (1) por cero (0) el resultado inverso es uno (1)

Salida: 1

Compuerta NAND:

Entradas 1 – 1

Al multiplicar uno (1) por uno (1) el resultado inverso es cero (0)

Salida: 0

Compuerta NOR

Compuerta NOR

La compuerta NOR es un dispositivo que calcula en forma de suma las operaciones matemáticas lógicas presentes en sus entradas, pero su salida siempre será contraria al resultado de la suma real. Puede tener mas de dos entradas. La salida siempre vendrá dada por la operación matemática en forma de suma que se dé entre los valores de sus entradas independientemente de la cantidad. La suma es muy sencilla ya que sólo son dos números a sumar, el uno (1) y el cero (0). La esfera en su salida indica que los resultados son negados o contrarios a los resultados reales.  Al igual que la explicación de la compuerta OR, la forma de este dispositivo es ficticio y tiene esta forma con el fin de que  sea reconocido fácilmente y su uso no esta limitado a la electrónica sino que puede ser aplicado en computación, mecánica e incluso juegos de mesa en donde se requiere la toma de decisiones automatizada. Como la electrónica ha avanzado tanto en estos últimos años el uso de las compuertas se han visto ligadas a esta ciencia.

Compuerta NOR:

Entradas 0 – 0

Al sumar cero (0) más cero (0) el resultado inverso es uno (1)

Salida: 1

Compuerta NOR:

Entradas 0 – 1

Al sumar cero (0) más uno (1) el resultado inverso es cero (0)

Salida: 0

Compuerta NOR:

Entradas 1 – 0

Al sumar uno (1) más cero (0) el resultado inverso es cero (0)

Salida: 0

Compuerta NOR:

Entradas 1 – 1

Al sumar uno (1) más uno (1) el resultado inverso es cero (0)

Salida: 0

Circuito con Compuertas Nor        
Circuito Multivibrador a base compuertas NOR.

Este tipo de circuitos están basados en las funciones lógicas de las compuertas y su funcionamiento correcto estará ligado a la conexión de los componentes electrónicos externos y al voltaje de alimentación. Este tipo de compuerta electrónica es de tecnología CMOS por lo que se debe tener especial cuidado en su manipulación ya que la estática de nuestro cuerpo puede dañarlo. Los diferentes  resultados presentes en la salida del circuito se obtiene al variar los valores de los componentes pacientemente y esta variación debe ser tomada como un juego didáctico y lúdico con el fin de obtener una gama de funcionamiento amplia. Las entradas de la compuertas son cortocircuitadas con el fin de convertirlas en una sola entrada. La salida debe ser realimentada a la entrada del circuito a través de un condensador retardador y la resistencia se encargará de aumentar las descargas de este.

Compuerta OR

 Compuerta OR

La compuerta OR es un dispositivo que calcula en forma de suma las operaciones matemáticas lógicas presentes en sus entradas. Puede tener mas de dos entradas. La salida siempre vendrá dada por la operación matemática en forma de suma que se dé entre los valores de sus entradas independientemente de la cantidad. La suma es muy sencilla ya que sólo son dos números a sumar, el uno (1) y el cero (0). Esta compuerta más bien parece un juguete que funciona y puede ser aplicado para muchos dispositivos eléctricos y electrónicos, ya que se puede decir, que toma decisiones.  La forma de este dispositivo es ficticio y tiene esta forma con el fin de que  sea reconocido fácilmente y su uso no esta limitado a la electrónica sino que puede ser aplicado en computación, mecánica e incluso juegos de mesa en donde se requiere la toma de decisiones automatizada. Como la electrónica ha avanzado tanto en estos últimos años el uso de las compuertas se han visto ligadas a esta ciencia.

Compuerta OR:

Entradas 0 – 0

Al sumar cero (0) más cero (0) el resultado es cero (0)

Salida: 0

Compuerta OR:

Entradas 0 – 1

Al sumar cero (0) más uno (1) el resultado es uno (1)

Salida: 1

Compuerta OR:

Entradas 1 – 0

Al sumar uno (1) más cero (0) el resultado es uno (1)

Salida: 1

Compuerta OR:

Entradas 1 – 1

Al sumar uno (1) más uno (1) el resultado es uno (1)

Salida: 1

Compuertas NOT

Compuerta NOT

La compuerta NOT es un circuito Inversor lógico y su trabajo es tomar una señal lógica e invertirla, por esto, si tenemos un valor cero (0) a su entrada, obtendremos un valor uno (1) a la salida. Este tipo de compuertas encierran en su cuerpo un conjunto de componentes electrónicos que lo hacen tener estas propiedades.  Usando la compuerta NOT fabricaremos un circuito oscilador, con el fin de establecer los parámetros lógicos necesarios para conseguir nuestra meta. Nos valdremos del circuito Integrado ECG7405 que contiene en su cuerpo seis (6) inversores.

Compuerta NOT:

Entrada 0

Al entrar cero (0) sale el resultado inverso uno (1)

Salida: 1

Compuerta NOT:

Entrada 1

Al entrar uno (1) sale el resultado inverso cero (0)

Salida: 0

Compuerta Lógica YES

Compuerta Lógica YES ó Si

La Compuerta YES o SI, sólo posee una entrada y una salida. En este tipo de compuertas lo que se introduce por la entrada sale con el mismo valor por la salida. Es muy similar a un trozo de cable ya que no produce variación en ninguno de sus estados. Su función principal es la de amplificador de señal o acoplador de impedancias. Se diferencia de la compuerta NOT, porque ésta lleva una esfera o círculo en la salida.

Compuerta YES:

Entrada 1

Al entrar uno (1) sale uno (1)

Salida: 1

Compuerta YES:

Entrada 0

Al entrar cero (o) sale cero (0)

Salida: 0

Compuertas Logicas

Compuertas Lógicas

Oscilador o multivibrador a base de Inversores

Para ingresar a este nuevo tema de las compuertas lógicas, he visto la necesidad de fabricar un circuito interesante primero y luego ir explicando los tipos de compuertas que existen poco a poco, con el fin de hacer ver, la utilidad práctica que este tipo de dispositivos  tienen. Observemos que existen  sólo inversores en nuestro circuito, los cuales son proporcionados por un circuito integrado llamado ECG7405 que trae seis (6) de ellos en el interior de su cuerpo y para nuestro circuito sólo usaremos tres (3). En el video siguiente existe un resumen del funcionamiento y el aspecto lógico de este dispositivo:

Principio de funcionamiento:

La clave de todo esta en emplear circuitos inversores o implementación de ellos con otras compuertas TTL o CMOS, de tal forma que el estado alto o bajo presente en un momento dado en su terminal de entrada sea opuesto al estado encontrado en la salida. La multivibración se produce cuando el estado de la salida se realimenta al circuito de entrada (mediante un cierto retardo suministrado por la corriente de tiempo RC de un condensador y un resistor externos) Supongamos, por ejemplo, que un instante determinado, la entrada se encuentra en alto (H) y la salida en bajo (L). Por razón de la realimentación retardada, al cabo de un cierto tiempo el estado (L) de la salida es llevado al terminal de entrada, cambiando las condiciones del circuito inversor: ahora la entrada es (L) y la salida (H), situación que es nuevamente comunicada al terminal de entrada por el receptor y capacitor externos, repitiendo hace así indefinidamente el cambio mutuo de estados. El rango de frecuencias obtenibles puede variar un poco con los cambios en el voltaje de alimentación, siendo menor su efecto sobre aquellas cuando se usan ciertas modificaciones compensadoras(usualmente dos receptores y un capacitó externos). La máxima estabilidad de frecuencia se logra con el empleo de un cristal de cuarzo en el anillo (LOOP) de realimentación.
Nota que el circuito de la figura posee tres (3) Inversores para su fabricación, el primero invierte la señal, el segundo la endereza y el tercero la vuelve a invertir, esto se hace para colocar circuitería externa como condensadores, potenciómetros y resistencias para incluir retardos en los tiempos y así poder controlar la frecuencia de salida.  Con el potenciómetro estableceremos la frecuencia con la que queremos trabajar simplemente variando la perilla. En el primer inversor dibujamos los pines de polaridad, en donde el pin 14 irá a 5 voltios positivos y el pin 7 irá al terminal negativo de la fuente o batería. El haber dibujado los pines de polaridad allí no significa que allí se encuentren, se hizo así con el fin de establecer en donde van los pines de polaridad del circuito integrado.

Explicación del Elemento Negado

El Elemento Negado, es una esfera o círculo que se encuentra ubicado en la salida de la compuerta que se dice que es de valor negado. Por lo tanto en las operaciones matemáticas que rigen estas compuertas, los resultados siempre serán contrarios a los resultados reales.  Su uso es meramente simbólico y siempre irá asociado a la salida de una compuerta lógica.