lunes, 18 de octubre de 2010

Circuitos Lógicos


Un circuito lógico es una máquina que recibe una o más señales de entradas y produce una señal de salida.
En cada instante, el circuito puede procesar exactamente un bit de información para producir un bit de salida.  De esta forma, a las señales de entrada se les puede asignar sucesiones de bits que son procesadas por el circuito bit por bit para producir una sucesión de bit de salida.
Los circuitos lógicos se construyen a partir de circuitos elementales llamados compuertas lógicas.  Estas compuertas son la base de los circuitos eléctricos.

Los circuitos cuyos componentes realizan operaciones análogas a las que indican los operadores lógicos se llaman "circuitos lógicos" o "circuitos digitales".
Los operadores lógicos básicos son "Y", "O" y "N", los cuales se representan respectivamente con los símbolos: , y . Por eso, los componentes que realizan operaciones análogas se llaman "componentes básicos". Los componentes que resultan de la combinación de dos o más componentes básicos se llaman "componentes combinados".
Todos los componentes arrojan una señal de salida, pero pueden recibir una o dos señales de entrada. En general, se los llama "compuertas" (en inglés, gates). Las compuertas se construyen con resistores, transistores, diodos, etc., conectados de manera que se obtengan ciertas salidas cuando las entradas adoptan determinados valores. Los circuitos integrados actuales tienen miles de compuertas lógicas.
En el cuadro siguiente se presenta la lista completa de los componentes de los circuitos lógicos. (En letras negritas están los nombres en castellano y en letras normales los nombres en inglés.)
De la asociación de componentes resultan elementos más complejos que ya no se llaman "componentes" sino, por ejemplo: "sumadores" (adders); "decodificadores" (decoders); "multiplexores" (multiplexers); "memorias" (memories); "microprocesadores" (microprocessors). Para representar un circuito lógico se pueden emplear símbolos para componentes (básicos y combinados) y elementos complejos, pero siempre esa representación se puede reducir a otra que sólo incluya los componentes básicos.
A continuación se presenta un applet de Java creado por C. E. Efstathiou, del Departamento de Química de la Universidad de Atenas (Grecia), con el cual el lector puede:
(1) comprobar la validez de las tablas de verdad de los componentes presentada en el cuadro anterior, y
(2) experimentar el uso de elementos más complejos.

Para usarlo se debe hacer clic sobre las señales de entrada (inputs). El resultado (output) se obtendrá inmediatamente.
Este applet permite estudiar componentes aislados o arreglos de componentes predeterminados. En otro artículo se presenta un applet para construir un circuito y probarlo.


                                    
                                            Construcción de circuitos lógicos
Esos componentes son los elementos intermedios en la transmisión de la información. Pero la información (en la forma de señales binarias) debe ingresar al circuito y salir de él, tarea de la cual no se pueden encargar los componentes. Los elementos que realizan esas operaciones se llaman "terminales" del circuito. El terminal por donde ingresa la información se llama "interruptor" (en inglés, switch) y el terminal por donde la información sale se llama "señal" (en inglés, lamp).

El interruptor y la señal
conectados directamente
En la figura anterior se muestran el interruptor y la señal conectados directamente. Dado que el interruptor se encuentra en una posición intermedia, no hay señal. La siguiente tabla muestra las dos situaciones que pueden presentarse cuando el interruptor adopta un estado definido.
INTERRUPTOR-SEÑAL
SWITCH-LAMP
ESTADO
STATE
0-0
1-1
Si el interruptor está cerrado (compuerta baja), no fluye la información (conector en negro) y la señal es roja. Cuando el interruptor está abierto, la información fluye (conector en rojo) y la señal es verde.