1.) COMPUERTAS LÓGICAS / TABLAS DE VERDAD

Figura 1. Primer montaje

Las Compuertas Lógicas son circuitos electrónicos conformados internamente por transistores que se encuentran con arreglos especiales con los que otorgan señales de voltaje como resultado o una salida de forma booleana, están obtenidos por operaciones lógicas binarias (suma, multiplicación). También niegan, afirman, incluyen o excluyen según sus propiedades lógicas. Trabajan en dos estado, “1” o “0” El estado 1 tiene un valor de 5v como máximo y el estado 0 tiene un valor de 0v como mínimo y existiendo un umbral entre estos dos estados donde el resultado puede variar sin saber con exactitud la salida que nos entregara.

TIPOS DE COMPUERTAS

Figura 2. Tipos de compuertas.

• COMPUERTA NOT:

Su expresión es representada con una letra testada, para esta compuerta únicamente se cuenta con una entrada y una salida por lo tanto actúa como un inversor. Si la entrada se encuentra en estado activo “1” se tendrá a la salida un estado inactivo “0” y para el caso contrario, si la entrada se encuentra en estado inactivo “0” a la salida estará en estado activo “1”.

Figura 3. Compuerta NOT

• COMPUERTA AND:

En el Álgebra de Boole se representa por una multiplicación, por lo tanto para tener la salida en estado activo es necesario que sus entradas tengan un estado binario 1, al tener una entrada inactiva “0” su salida será 0. Es posible representarlo mediante un circuito que tenga sus interruptores en serie, al tener todos los interruptores activos permite cerrar el circuito y por lo tanto el flujo de la corriente.

Figura 4. Compuerta AND

• COMPUERTA NAND:

También conocida como AND negada o inversa, es una combinación de las compuertas AND y NOT que se representa con la compuerta AND con un círculo a la salida, al tener sus entradas activas “1” la salida se encuentra inactiva “0”, otra variación con respeto a las entradas mantendrá su salida en estado activo “1”. Se puede representar mediante un circuito con dos interruptores en serie y debemos recordar que el flujo de corriente circula por donde se tenga menor resistencia.

Figura 5. Compuerta NAND

• COMPUERTA OR:

Su expresión en el Álgebra de Boole es representada por una suma. Esta compuerta se encuentra en estado activo siempre y cuando una de sus entradas tenga un estado binario activo “1”. Para lograr un estado inactivo “0” a la salida, es necesario que todas sus entradas se encuentren en estado inactivo “0”. Se puede representar mediante un circuito que tenga dos interruptores en paralelo, al accionar un interruptor permite cerrar el circuito y por lo tanto el flujo de la corriente.

Figura 6. Compuerta OR

• COMPUERTA NOR:

Es una combinación de las compuertas OR y NOT, en otras palabras la compuerta NOR es la versión inversa de la compuerta OR. Al tener sus entradas en estado inactivo “0” su salida estará en un estado activo “1”, pero si alguna de las entradas pasa a un estado binario “1” su salida tendrá un estado inactivo “0”. Se puede representar mediante un circuito con los interruptores y salida en paralelo, para tener la salida en estado activo “1” es necesario que ambos interruptores se encuentren abiertos, mientras alguno de los interruptores se encuentre cerrado la salida “y” tendrá un estado binario “0”.

Figura 7. Compuerta NOR

• COMPUERTA XOR:

También conocida como “OR exclusiva”, su expresión Booleana es una suma binaria de un dígito cada uno y el resultado obtenido será la salida. La salida tiene un estado activo “1” al tener las entradas en estados diferentes (Una activa y otra inactiva). Su representación es mediante cuatro interruptores que se encuentran acoplados mecánicamente a su valor negado, de este modo cuando A se cierra entonces A´ se abre y viceversa, lo mismo ocurre con el interruptor B con respecto al B´. 

.Figura 8. Compuerta XOR

• COMPUERTA XNOR:

Es la negación de la compuerta XOR, cuando las entradas sean iguales se representará una salida en estado “1” y si son diferentes la salida será un estado “0”.

Figura 9. Compuerta XNOR

DESARROLLO EXPERIMENTAL

Se conecta cada una de las compuertas lógicas NOT(7404), AND(7408), OR(7432), X-OR(7486) y NAND(7400) a una fuente DC a 5v en las entradas Vcc de cada uno de los integrados, y en las entradas A y B un voltaje de 5v y cero respectivamente los cuales sirven como entradas 1 y 0, se va disminuyendo el voltaje y comprobando la tabla de la verdad, disminuyendo una unidad, en la salida Q se conecta un led y se mide con el multimetro para comprobar la tabla hasta que el led no se prenda y no se cumpla la lógica en la compuerta. Los resultados se evidencian en las siguiente tablas:

RESULTADOS:

Figura 10. Tabla lógica compuerta NAND (7400) variando Vcc.

Figura 11. Tabla lógica AND (7408) variando Vcc.

Figura 12. Tabla lógica compuerta OR (7432) variando Vcc.

Figura 13. Tabla lógica compuerta XOR (7486) variando Vcc.

Figura 14. Montaje variando Vcc.

Para la segunda parte se realizo la variación del voltaje de entrada en el integrado (Vi), y el voltaje Vcc se dejo constante y se comprobó la tabla de la verdad midiendo con el multimetro.

Figura 15. Tabla lógica compuerta NAND (7400) variandi Vi.

Figura 16. Tabla lógica compuerta AND (7408) variando Vi.

Figura 17. Montaje variando Vi.

CONCLUSIONES:

1. A medida que los voltajes de entrada van disminuyendo su valor, el bombillo led va disminuyendo su intensidad lumínica, por lo que llega al punto de la curva de funcionamiento que no deja que se cumpla la tabla de la verdad de las compuertas.
2. Los integrados AND(7408), OR(7432), X-OR(7486) y NAND(7400) si cumplen con la lógica digital y pueden ser utilizadas para la realización de operaciones booleanas, si embargo resulta muy atosigante el conectar en una protoboard mediante cables, las compuertas lógicas.

REFERENCIAS:

• https://www.mecatronicalatam.com/es/compuertas-logicas/circuitos-logicos-combinacionales