2.2 COMPUERTA NOT (FUNCIÓN INVERSIÓN)
La inversión es un tipo de razonamiento deductivo que contiene una sola premisa y una sola conclusión. Si existe la premisa, no existe la conclusión y viceversa; para que exista la conclusión, es necesario que no exista la premisa.
Como ejemplo: cuando estoy de vacaciones, no trabajo. Ello supone que si ahora estoy de vacaciones, ahora no trabajo. Por el contrario, si ahora no estoy de vacaciones, quiere decir que ahora yo trabajo.
Una máquina que trabaje con circuitos lógicos utiliza muy a menudo este tipo de función lógica. Se puede considerar que la función inversión figura entre ls tres funciones lógicas más importantes.
2.2.1. FUNCIÓN INVERSIÓN CON COMPONENTES ELEMENTALES
La función inversión se puede representar con el circuito eléctrico de la figura 2.10
Figura 2.10. Circuito eléctrico equivalente a una compuerta NOT
La existencia de la premisa A (interruptor cerrado) supone la no existencia de la conclusión (lámpara encendida). Se puede resumir los estados posibles de funcionamiento en los siguientes casos:
Función:
Cuando A está cerrado, Y no está encendida.
1er caso:
Ahora A no está cerrado, luego Y sí está encendida.
2do caso: Ahora A sí está cerrado, luego Y no está encendida.
A la premisa A la llamaremos entrada del circuito lógico inversión, en tanto que la conclusión Y la llamaremos salida.
2.2.2. FUNCIÓN INVERSIÓN A TRANSISTORES
Figura 2.11. Función inversión a transistores
Considerando que a la entrada A del circuito de la figura 2.11 se aplican niveles claramente definidos como altos o como bajos, la salida Y, así como los diferentes transistores que componen el circuito, tomarán los siguientes estados:
Entrada A = L (nivel BAJO); salida Y = H (nivel ALTO)
Q1
estará en corte
Q2
estará en corte
Q3
estará en saturación
Q4 estará en corte
Entrada A = H (nivel ALTO); salida Y = L (nivel BAJO)
Q1
estará en saturación
Q2
estará en saturación
Q3
estará en corte
Q4
estará en saturación
2.2.3.
SÍMBOLO DE LA FUNCIÓN INVERSIÓN
La función inversión se representa con la figura 2.12. Es un triángulo equilátero con un lado en posición vertical y con un ángulo orientado hacia la derecha. En el vértice de este ángulo se ha colocado un pequeño círculo, a partir del cual se toma la salida, representada por la letra Y. La única entrada que contiene este tipo de funciones lógicas se sitúa en la mitad del lado vertical y corresponde a una recta horizontal sobre la que se coloca la letra correspondiente; en este caso, la letra A.
Figura 2.12. Símbolo de la función inversión
2.2.4. TABLA DE VERDAD DE LA FUNCIÓN INVERSIÓN
En la tabla de verdad están resumidas todas las posibilidades de funcionamiento, entre entrada y salida, que puede tener una función inversión.
Este número de posibilidades, como se sabe, depende del número de entradas de la función. Como en nuestro caso sólo hay una entrada (n = 1), aplicando la fórmula general, obtendremos el número de líneas o filas que compondrán la tabla. Serán pues:
En efecto, estas dos líneas corresponden a las relaciones entre los niveles lógicos entrada-salida que se obtenían en el circuito transistorizado de la figura 2.11. Recordemos que cuando a la entrada A se aplicaba un nivel lógico BAJO, en la salida Y se obtenía un nivel lógico ALTO. Por otra parte, si a la entrada A se le aplicaba un nivel lógico ALTO, la salida Y ofrecía un nivel lógico BAJO. Resumiendo pues, se obtiene la siguiente tabla de verdad:
|
Entrada |
Salida |
|
A |
Y |
|
0 |
1 |
|
1 |
0 |
Figura 2.13. Tabla de verdad de la función inversión
2.2.5. FÓRMULA DE LA FUNCIÓN INVERSIÓN
En algebra binaria, en donde sólo existen dos números que son el 0 y el 1, se dice que uno es el inverso del otro, es decir que:
El 0 es el número inverso del 1
El 1 es el número inverso del 0
En el algebra binaria, el inverso de un número se representa por una raya horizontal o guión colocado sobre el carácter que se dice es el inverso. Se puede escribir que:
Como ésta es la operación que realiza la función inversión, se puede dar por válida la siguiente fórmula:
La barra
sobre la
2.2.6. FUNCIÓN INVERSIÓN CON CIRCUITOS INTEGRADOS
La función inversión la pueden realizar circuitos integrados TTL y CMOS, tenemos que tener en cuenta las siguientes características: VIL, VIH, VOL y VOH
2.2.6.1. CIRCUITO INTEGRADO TTL 74LS04
Es un módulo integrado que contiene en su interior seis funciones inversión similares a la que se ha descrito en la figura 2.11. contiene un total de 14 pines, de las que la número 7 corresponde a 0V o GND, la número 14 es la alimentación de +5V o VCC y las 12 restantes pertenecen a las entradas y salidas de las seis funciones inversión que contiene integradas en su interior. Los pines 1, 3, 5, 9, 11 y 13 son las seis entradas y los pines 2, 4, 6, 8, 10 y 12 son las respectivas salidas. En la figura 2.14 se puede ver esta representación de los pines.
Las
funciones inversión integradas en el 74LS04 tienen la etapa de salida normal;
es decir que dan potencia en nivel bajo en nivel alto. La tensión máxima es,
pues, de 5V.
Figura 2.14. Distribución de pines del circuito integrado 74LS04
La figura 2.15 muestra la simulación de la compuerta NOT TTL en el software PROTEUS 8.13.
Figura 2.15. Circuito TTL para comprobar la función inversión
2.2.6.2. CIRCUITO INTEGRADO CMOS 4049
Como ejemplo típico de función inversión podemos describir el 4049. Es un séxtuple inversor integrado en un módulo del tipo DIL 16.
La
distribución de pines es idéntica al circuito 4050 descrito en la sección
2.1.6.2. El 4049 tiene la particularidad de ofrecer gran corriente en nivel
BAJO y en ALTO en las salidas de sus funciones, lo cual lo hace capaz para
adaptar circuitos CMOS a circuitos TTL.
Figura 2.16. Distribución de pines del circuito integrado 4049
La figura 2.17 muestra la simulación de la compuerta NOT CMOS en el software PROTEUS 8.13.
Figura 2.17. Circuito CMOS para comprobar la función inversión
2.2.7. MONTAJE EN PROTOBOARD DE UNA COMPUERTA NOT
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Figura 2.18. Compuerta NOT en Protoboard
2.2.8. SIMULACIÓN DE UNA COMPUERTA NOT EN PROTEUS 8.13
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