Compuertas lógicas interactivas y tablas de verdad

¿Qué es una Compuerta Lógica?

Una compuerta lógica es un componente que procesa señales binarias (0 y 1) aplicando una función booleana. Opera sobre una o más entradas binarias para producir una única salida, siguiendo reglas específicas según su tipo.

Las compuertas lógicas son componentes digitales que operan con dos niveles de voltaje: un nivel positivo y un nivel cero. Generalmente, funcionan en dos estados: encendido y apagado. En el estado encendido, el voltaje es positivo, mientras que en el estado apagado, el voltaje es cero. El nivel de voltaje en el estado encendido suele estar en un rango de 3.5 a 5 voltios, aunque puede variar según el uso y la tecnología empleada.

Las compuertas lógicas comparan el estado de sus entradas para determinar el estado de su salida. Una compuerta lógica se activa cuando se cumplen sus condiciones específicas, permitiendo que la electricidad fluya a través de ella, lo que provoca que el voltaje en la salida alcance el nivel correspondiente al estado activado.

Estas compuertas son implementaciones electrónicas de la lógica booleana. Las tablas de verdad permiten predecir la salida de la compuerta según las combinaciones de entradas, facilitando así la comprensión de su funcionamiento.

Tipos de compuertas lógicas

Las compuertas lógicas se pueden clasificar en dos categorías:

1. Compuertas lógicas básicas o elementales: a partir de estas compuertas se pueden generar todas las funciones y operaciones booleanas.
   • Compuerta NOT
   • Compuerta AND
   • Compuerta OR
2. Compuertas lógicas derivadas: son compuertas resultantes de la combinación de compuertas básicas.
   • Compuerta XOR
   • Compuerta NAND
   • Compuerta NOR
   • Compuerta XNOR

Compuerta lógica NOT

Para una sola entrada, la compuerta NOT produce un 1 lógico como complemento de la entrada, es decir, si la entrada es igual a 1 la salida será 0 y viceversa.

La expresión lógica para una puerta NOT es F = x'.

Compuerta lógica AND

Para dos o más entradas, la compuerta AND produce un 1 lógico solo si todas sus entradas son igual a 1. Es la implementación electrónica de la función de conjunción lógica.

La expresión lógica para una puerta AND es F = x ^ y.

Compuerta lógica OR

Para dos o más entradas, la compuerta OR produce un 1 lógico solo si una o todas las entradas son igual a 1. Es la implementación electrónica de la función de disyunción lógica.

La expresión lógica para una puerta OR es F = z v y.

Compuerta lógica XOR

La compuerta XOR, también conocida como OR exclusiva, proporciona un 1 lógico solo si sus dos entradas son diferentes, es decir, si una de ellas es 1) y la otra es 0.

La expresión lógica para una puerta XOR es F = x ⊕ y

Compuerta lógica NAND

Para dos o más entradas, la compuerta NAND produce un 0 lógico solo cuando todas sus entradas son 1.

La expresión lógica para una puerta NAND es F = (x ^ y)'.

Compuerta lógica NOR

Para dos o más entradas, la compuerta NOR produce un 1 lógico solo cuando todas sus entradas son 0.

La expresión lógica para una puerta NOR es F = (x v y)'.

Compuerta lógica XNOR

La compuerta XNOR proporciona un 1 lógico solo si sus dos entradas son iguales, es decir, si ambas son 1 o 0.

La expresión lógica para una puerta XOR es F = (x ⊕ B)'