La implementación de una puerta depende de la forma en que se defina una señal binaria. En un sistema de nivel lógico, un bit, se caracteriza por uno de los dos niveles de tensión,si la tensión positiva es el nivel 1 y la otra es el nivel 0, entonces se dice que el sistema utiliza lógica positiva, en cambio si se considera que la tensión más positivas es el 0 y la otra es el 1, entonces se habla de lógica negativa.
La puerta NOT
Tiene una sola entrada y una sola salida. Su salida es el complementario de su entrada.
Como vemos en la tabla de la verdad si en la entrada hay un 0 entonces en la salida hay un 1 y viceversa
La puerta OR
Si todas las entradas tiene un cero, en la salida hay un cero.
Basta que en una sola entrada haya un uno para que en la salida hay un uno.
La puerta AND
Tiene dos o más entradas y una única salida. Su funcionamiento es el siguiente:
Si todas las entradas tiene un cero, en la salida hay un cero, y se mantendrá en cero, mientras haya una entrada con un cero.
Para obtener un uno en la salida, es necesario que absolutamente todas las entradas tengan un uno.
La puerta NOR
Tiene dos o más entradas y una única salida. Su funcionamiento es justo al contrario que la puerta OR y es el siguiente:
Si todas las entradas tiene un uno, en la salida hay un cero, y se mantendrá en cero, mientras haya una entrada con un uno.
Para obtener un uno en la salida, es necesario que absolutamente todas las entradas tengan un cero
La puerta NAND
Tiene dos o más entradas y una única salida. Su funcionamiento es justo al contrario que la puerta AND y es el siguiente:
Si todas las entradas tiene un cero, en la salida hay un uno, y se mantendrá en uno, mientras haya una entrada con un cero.
Para obtener un cero en la salida, es necesario que absolutamente todas las entradas tengan un uno
Características de las puertas lógicas
Por otro lado, las entradas de un determinado punto, depende de los niveles de salida en las puertas anteriores, por eso es importante, que los niveles lógicos no se degraden significativamente a lo largo de las puertas, lo que permitirá su uso en los circuitos reales.
Es importante realizar la caracterización de los circuitos lógicos definiendo una serie de parámetros o características que modelan su comportamiento, esto, permite distinguir unos de otros según sus prestaciones.
CARACTERISTICAS ESTÁTICAS
Definen el comportamiento en régimen estático o permanente hay dos:
CARACTERÍSTICAS DE TRANSFERENCIA
Se define como la relación entre la tensión de entrada y de salida. Es necesario especificar el número de entradas conectadas a alta y a baja, así como el número de circuitos que se conectan a la salida de la puerta.
Para calcular la curva de transferencia, se considera que la puerta lógica está conectada a la entrada y a la salida a otras puertas de la misma familia.
En la curva encontramos los siguientes parámetros:
a) Niveles lógicos: V(0) y V(1)
b) Salto lógico: V(1) - V(0)
c) Punto de Umbral: Punto de corte entre la recta que une ambos puntos de trabajo con la pendiente -1 y la característica de la transferencia.
d) Punto de ganancia: Son los dos puntos de la curva de transferencia en los que la pendiente vale -1 y definen la región de transición.
e) Anchura de transición: Es el cambio de tensión de entrada necesario para variar la salida desde el valor de primer punto de ganancia unidad hastael valor del segundo punto.
CARACTERÍSTICAS DE ENTRADA Y SALIDA
Representan las tensiones de entras o salida en función de las corrientes suministrada por la entrada o salida. se miden conectando puertas similares a la de la prueba para tener en cuenta los efecto de la carga.
MARGEN DE RUIDO
Ruido es la presencia de cualquier señal no deseada, puede tener origen interno o externo. Los de origen externo son los debidos a la alimentación, disparos de triacs, y otros conmutadores, etc... y se producen casi siempre por acoplos capacitivos. Son de origen interno los generados por la impedancias parásitasy las espigas de corrientes causadas por la conmutación de los propios circuitos lógicos. Es fundamental que las puertas lógicas no esten afectadas por dicho ruido, que puede producir errores lógicos.
El margen de ruido (Noise Magin, NM) es el grado de inmunidad del circuito lógico ante las señales no deseadas. Los valores NMH y NML corresponden a los márgenes de ruido para V(1) y V(0). Se cumple :
donde VOH es el valor mínimo que puede tener el estado V(1)
donde VIH es el valor de entrada mínimo para que la salida sea un V(1)
donde VOL es el valor máximo de tensión que tener la salida para ser estado V(0)
donde VIL es el valor de entrada máximo para que la salida sea un V(0)
Una señal no deseada de valor menor que el margen de ruido, no altera los estados logicos de la puerta, pero si es mayor, entonces tenemos una señal no deseada en la zona de incertidumbre y puede provocar cambios de estados indeseados.
FLEXIBILIDAD LÓGICA
Indica la capacidad de uso de una familia lógica y se define mediante las siguientes caracterísiticas
CABLEADO LÓGICO
Capacidad de realizar una función lógica a partir de la conexión externa de puertas, sin necesidad de emplear una puerta adicional
SALIDAS COMPLEMENTARIA
Indica si la puerta dispone de la señal complementaria de su salida
FAN-OUT
Es el número de circuitos que una puerta puede excitar
FAN-IN
Es el número de entradas que un circuito lógico puede admitir, si se excede se producirá en la salida un estado indeterminado o incorrecto.
COMPATIBILIDAD
Especifica a que otras familias se puede unir, los problemas para unirse son los distintos niveles lógicos y las distintas impedancias.
DISIPACIÓN DE POTENCIA
Una puerta en cualquiera de sus estados consume energía, tanto en estática como en dinámica, incluso en los cambios de estado.
VELOCIDAD DE ACTUACIÓN
Es la velocidad a la que puede trabajar una puerta y depende del tiempo necesario para que una señal se propague desde la entrada hasta la salida y del tiempo de transición de uno a otro estado.
Los tiempos de subida (tr) y de bajada(tf), miden los tiempo de transición entre los estado lógico y se definen por el tiempo transcurrido durante la variación de tensión del 10% al 90% de la diferencia V(1) - V(0). Estos tiempos son importantes porque son los flancos de subida y de bajada que la señal emplea para excitar a otros circuitos.
El tiempo de retardo (td) es la medida de los retardos de los tiempo de subida y de bajada del impulso que constituye la tensión de entrada (td= (td1+td2)/2) y el retardo da la programación tp es la diferencia entre los momentos en los que las tensiones de entrada y salida están al 50% de su valor.
Tiempo del Ciclo, es el tiempo necesario para que se lleve a cabo dos transiciones sucesiva y suele ser de 20 a 50 veces mayor que el tiempo de retardo.
La forma habitual de comparar familia es mediante el producto de la potencia consumida y el tiempo de retardo. Este parámetro interesa que sea mínimo, ya que garantiza que la familia sea rápida y de bajo consumo.
