Compuerta Yes

2.1. COMPUERTA YES (FUNCIÓN IGUALDAD)

     Se puede decir que la función igualdad es un tipo de razonamiento que contiene una sola premisa y una sola conclusión. Si la premisa existe, la conclusión también. Si la premisa no existe, la conclusión tampoco.

    Cuando estemos en diciembre, yo tendré vacaciones. Si en este momento estamos en el mes de diciembre, quiere ello decir que en este momento yo estoy de vacaciones; si por el contrario ahora no estamos en diciembre, evidentemente yo no estaré de vacaciones. Como se habrá observado, para que exista la conclusión, sólo es necesario que exista una condición, que es impuesta por la premisa única. 

     Este tipo de razonamiento, que a diario las personas se plantean y realizan de una manera rápida y tal vez inadvertida, lo pueden realizar los circuitos lógicos con mucha mayor rapidez y seguridad. 

2.1.1. CIRCUITO ELÉCTRICO EQUIVALENTE 

     El circuito función igualdad más sencillo que se puede realizar es la conexión en serie de un interruptor (A) y de una lámpara (Y), a una fuente de tensión continua. Véase la figura 2.1 

Figura 2.1. Circuito eléctrico equivalente a una compuerta YES 

     Se dirá que la premisa existe cuando el interruptor A, que actúa como única entrada, esté cerrado; mientras que se dirá que no existe cuando el interruptor A esté abierto. De otro lado, la conclusión existirá siempre y cuando la lámpara Y, que actúa como salida, esté encendida; en tanto que la conclusión no existirá cuando la lámpara Y esté apagada. Se pueden presentar entonces los siguientes casos: 

     Función: Cuando A está cerrado, Y está encendida. 

     1er Caso: Ahora A no está cerrado, luego Y no está encendida.

     2do Caso: Ahora A sí está cerrado, luego Y sí está encendida. 

2.1.2. FUNCIÓN IGUALDAD A TRANSISTORES

Figura 2.2. Función igualdad a transistores 

     Considerando que a la entrada A del circuito de la figura 2.2 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 = L (nivel BAJO) 

            Q1 estará en corte

            Q2 estará en saturación

            Q3 estará en corte

            Q4 estará en saturación 

     Entrada A = H (nivel ALTO); salida Y = H (nivel ALTO) 

            Q1 estará en saturación

            Q2 estará en corte

            Q3 estará en saturación

            Q4 estará en corte 

     La compuerta lógica YES, realiza la función booleana igualdad. En la práctica se suele utilizar como amplificador de corriente (buffer en inglés).

2.1.3. SIMBOLO DE LA FUNCIÓN IGUALDAD 

     Es el representado en figura 2.3. Corresponde a un triángulo equilátero con un lado situado en posición vertical y un vértice orientado hacia la derecha recordándonos una punta de flecha. 

     La entrada única se representa por una línea horizontal unida al punto medio del lado vertical. La salida es otra línea horizontal que parte del vértice orientado hacia la derecha. En la figura 2.3 se han señalado por A e Y la entrada y la salida. 

Figura 2.3. Símbolo de la función igualdad 

2.1.4. TABLA DE VERDAD DE LA FUNCIÓN IGUALDAD 

     Una función igualdad realizada con transistores se ha visto que responde a su salida Y con un nivel BAJO (L) siempre que a su entrada A se le aplique también un nivel BAJO. La salida Y toma un nivel ALTO cuando a la entrada se le aplica también un nivel ALTO (H). 

     La tabla de verdad lógica resume todos estos niveles mediante la siguiente tabla: 

Entrada	Salida
A	Y
0	0
1	1

Figura 2.4. Tabla de verdad de la función igualdad 

2.1.5. FÓRMULA DE LA FUNCIÓN IGUALDAD 

     Si aplicamos un bit 0, en lógica positiva, a la entrada A de una función igualdad, a su salida Y se obtiene un bit 0 en lógica positiva, es decir, lo mismo. Si a la entrada se aplica un bit 1, en lógica positiva (un nivel H), a la salida se obtiene un bit 1 en lógica positiva (otro nivel H). 

     Como 0 = 0 y también 1 = 1, se dice que en todo momento la información de salida es igual a la de entrada y se puede escribir la siguiente fórmula:

 Y = A 

2.1.6. FUNCIÓN IGUALDAD CON CIRCUITOS INTEGRADOS 

     La función igualdad la pueden realizar circuitos integrados TTL y CMOS, tenemos que tener en cuenta las siguientes características: 

     VIL: tensión de entrada en nivel bajo; específica el valor de tensión más elevado que un circuito lógico interpreta, a su entrada, como un nivel BAJO. 

     VIH: tensión de entrada en nivel alto; específica el valor de tensión más bajo que un circuito lógico interpreta, a su entrada, como un nivel ALTO. 

     VOL: tensión de salida en nivel bajo; específica el valor de tensión más elevado que un circuito lógico entrega a su salida en nivel BAJO. 

     VOH: tensión de salida en nivel alto; específica el valor de tensión más bajo que un circuito lógico entrega a su salida en nivel ALTO. 

2.1.6.1. CIRCUITO INTEGRADO TTL 74LS07 

     Es un circuito séxtuple. Quiere esto decir que contiene en su interior seis funciones igualdad integradas en un mismo módulo. Cada una de estas funciones igualdad es similar a la transistorizada que vimos en la sección 2.1.2. 

     Cada una de estas funciones igualdad tiene la etapa de salida en la modalidad de colector abierto. Los valores de tensiones de entrada y salida son: 

VIL = 0,8V 

VIH = 2V 

VOL = 0,4V 

VOH = 30V (máxima tensión exterior para alimentar a Ry 

     El circuito integrado es un módulo que contiene en total 14 pines. Los pines 7 y 14 corresponden a la alimentación de los circuitos lógicos contenidos en el interior en tanto que los doce restantes se utilizan para las entradas y salidas de las funciones lógicas contenidas en el interior.

     En la figura 2.5 aparece, en planta, dibujado el circuito integrado. Como se ve, los pines se enumeran comenzando por la parte inferior izquierda y siguiendo un sentido antihorario. 

     Se considera parte izquierda de un circuito integrado la que está señalada con un círculo o semicírculo negro. 

Figura 2.5. Distribución de pines del circuito integrado 7407 

     Las iniciales VCC indican el positivo de la alimentación, en nuestro caso de +5V. Las iniciales GND corresponden a +0V ó punto de tierra general para todo el circuito integrado. 

     La figura 2.6 muestra la simulación de la compuerta YES TTL en el software PROTEUS 8.13. A la salida de la compuerta hay que colocar una PullUp ya que esta compuerta es de Open Collector. 

Figura 2.6. Circuito TTL para comprobar la función igualdad 

2.1.6.2. CIRCUITO INTEGRADO CMOS 4050 

Es un DIL 16 que contiene en total seis funciones igualdad realizadas con transistores unipolares. Se alimenta con una tensión que puede estar comprendida entre 3 y 15V, por el pin 1 (VDD) y 0V por el pin 8 (VSS) quedando sin conexión los pines 13 y 16 

Figura 2.7. Distribución de pines del circuito integrado 4050 

La figura 2.8 muestra la simulación de la compuerta YES CMOS en el software PROTEUS 8.13. 

Figura 2.8. Circuito CMOS para comprobar la función igualdad 

2.1.7. MONTAJE EN PROTOBOARD DE UNA COMPUERTA YES 

2.1.8. SIMULACIÓN DE UNA COMPUERTA YES EN EL SOFTWARE PROTEUS 8.13

2.1.9. IMPLEMENTACIÓN DE UNA COMPUERTA YES USANDO EL SOFTWARE ISE DESIGN DE XILINX

2.1.10. IMPLEMENTACIÓN DE UNA COMPUERTA YES USANDO EL SOFTWARE VIVADO DE XILINX