Una puerta lógica es un circuito que implementa una operación booleana sobre una o varias entradas para producir una única salida. Son los ladrillos básicos con los que construimos decisión, control y cálculo digital.
Un microprocesador puede parecer muy complejo, pero si hacemos zoom veremos millones de transistores organizados en estructuras lógicas. Un ordenador no es “listo”; ejecuta una enorme cantidad de operaciones sencillas.
Para describir su comportamiento usamos la tabla de verdad, una lista que nos dice: “para cada combinación posible de entradas, esta es la salida que obtendrás”.
Vamos a ver las cuatro magníficas que necesitas dominar.
La puerta NOT (el inversor)
Es la más sencilla. Tiene una sola entrada y una sola salida. Su función es llevar la contraria: invierte el estado lógico.
- Si entra un
1(HIGH) → sale un0(LOW). - Si entra un
0(LOW) → sale un1(HIGH).
Símbolo: Un triángulo con un pequeño círculo en la punta (el círculo siempre denota inversión).
Tabla de verdad
| Entrada (A) | Salida (Y) |
|---|---|
| 0 | 1 |
| 1 | 0 |
Uso práctico: Se usa para generar el complemento de una señal. Por ejemplo, si tienes un chip que se activa con nivel bajo (active low) pero tu señal de control es positiva, pones una puerta NOT en medio.
La puerta AND (la estricta)
La puerta AND (“Y”) tiene dos (o más) entradas y una salida.
La salida será 1 SOLO si TODAS las entradas son 1.
Imagina la seguridad de un silo nuclear. Para lanzar el misil, el general Y el presidente tienen que girar sus llaves a la vez. Si solo lo hace uno, no pasa nada.
Analogía eléctrica: Dos interruptores en serie. La bombilla solo luce si cierras el primero y el segundo.
Tabla de verdad
| Entrada A | Entrada B | Salida ( |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 |
| 1 | 0 | 0 |
| 1 | 1 | 1 |
Matemáticamente equivale a una multiplicación binaria.
La puerta OR (la flexible)
La puerta OR (“O”) saca un 1 si AL MENOS UNA de sus entradas es 1.
Solo saca un 0 si todas las entradas están apagadas.
Imagina el timbre de una casa con puerta delantera y trasera. El timbre debe sonar si alguien pulsa el botón de delante O si alguien pulsa el de atrás (o ambos).
Analogía eléctrica: Dos interruptores en paralelo. La bombilla luce si cierras uno, el otro, o los dos.
Tabla de verdad
| Entrada A | Entrada B | Salida (A + B) |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 1 |
| 1 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 |
Matemáticamente equivale a una suma lógica (aunque cuidado,
La puerta XOR (la exclusiva)
Esta es la favorita de los informáticos. XOR significa exclusive OR (o exclusiva). Se parece a la OR, pero con una diferencia clave: “O uno o el otro, PERO NO AMBOS”.
La salida es 1 solo si las entradas son diferentes.
Si ambas son 0 o ambas son 1, la salida se apaga.
Uso cotidiano: Los interruptores conmutados de la luz de un pasillo. Puedes encender desde un extremo y apagar desde el otro. Si los dos interruptores están en la misma posición, luz apagada. Si están en distinta, luz encendida.
Tabla de verdad
| Entrada A | Entrada B | Salida ( |
|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 (Iguales) |
| 0 | 1 | 1 (Diferentes) |
| 1 | 0 | 1 (Diferentes) |
| 1 | 1 | 0 (Iguales) |
La XOR en la suma binaria: nos da el bit de resultado de una suma de un bit sin acarreo de entrada.
1 + 1 en binario es 10 (sale 0 y me llevo 1).
La XOR nos da el resultado 0, y una puerta AND nos da el acarreo (carry) 1. Juntando puertas XOR y AND se construyen las ALUs (Arithmetic Logic Units) que suman números en la CPU.
Chips reales: la serie 7400
Aunque hoy en día todo esto vive dentro de microcontroladores, todavía puedes comprar chips clásicos (DIP) que contienen estas puertas para usarlas en protoboards:
- 74HC04: Contiene 6 puertas NOT.
- 74HC08: Contiene 4 puertas AND.
- 74HC32: Contiene 4 puertas OR.
- 74HC86: Contiene 4 puertas XOR.
| Puerta | Lógica | Pregunta al circuito | Símbolo matemático |
|---|---|---|---|
| NOT | Inversión | “¿Lo contrario?” | |
| AND | Todo o nada | “¿Están TODOS activados?” | |
| OR | Cualquiera | “¿Hay ALGUNO activado?” | |
| XOR | Diferencia | “¿Son DISTINTOS?” |
Con estas cuatro piezas básicas podemos construir cualquier cosa, desde un sistema de alarma simple hasta el procesador de un iPhone. Solo necesitamos conectar muchas de ellas.
