Un compañero te pasa el diagrama de una tarjeta y te pide revisar por qué una alarma no se activa. En el papel hay rectángulos y dibujos con forma de D, y en la placa hay integrados con números como 7408 o 7432. Todo eso son compuertas lógicas: los bloques mínimos con los que un equipo digital decide si algo se enciende, se bloquea o se deja pasar.
Si quieres trabajar con electrónica digital y no solo aprobar un examen, esta guía te da lo esencial: qué hace cada compuerta básica, cómo reconocerla dentro de un circuito integrado real, qué datos de la hoja de datos mirar antes de conectarla y qué estudiar después.
Qué son las compuertas lógicas y para qué sirven en un circuito real
Una compuerta lógica es un circuito que compara los niveles de tensión de sus entradas y produce una salida en nivel alto o bajo. El nivel alto se escribe 1 y el nivel bajo se escribe 0. Cada compuerta aplica una sola regla, siempre la misma, y por eso su salida se puede predecir con una tabla de verdad.
Una compuerta sola resuelve una pregunta sencilla, y al combinar varias se construyen decisiones más completas. Una alarma que suena solo si el sensor detecta movimiento y el sistema está armado usa una compuerta AND. Un ventilador que arranca si la temperatura es alta o si alguien pulsa el modo manual usa una compuerta OR. Un piloto que debe encenderse cuando el sensor está en bajo usa una compuerta NOT.
Las compuertas son el núcleo de la electrónica digital, la rama que trabaja con dos estados en lugar de valores continuos. Si todavía no tienes claro qué es la electrónica digital y en qué se diferencia de la analógica, conviene empezar por ese panorama y volver aquí.
En el trabajo técnico las compuertas aparecen al leer un diagrama, al identificar un integrado en una tarjeta y al probar un circuito con su tabla de verdad.
Las tres compuertas lógicas básicas: AND, OR y NOT
Las compuertas lógicas básicas son tres, y cada una responde a una pregunta distinta. La AND pregunta si todas las entradas están en alto. La OR pregunta si al menos una lo está. La NOT invierte el nivel de su única entrada.
AND, OR y NOT: expresión, salida y símbolo
La compuerta AND exige que todas las entradas estén en alto, la OR que al menos una lo esté y la NOT invierte su única entrada.
La tabla de verdad resume todas las combinaciones posibles de entradas y la salida que produce cada compuerta. Con dos entradas hay cuatro combinaciones, porque cada entrada puede estar en 0 o en 1.
| A | B | AND (A · B) | OR (A + B) |
|---|---|---|---|
| 0 | 0 | 0 | 0 |
| 0 | 1 | 0 | 1 |
| 1 | 0 | 0 | 1 |
| 1 | 1 | 1 | 1 |
La compuerta NOT tiene una sola entrada: cuando recibe 0 entrega 1, y cuando recibe 1 entrega 0.
Cómo se ven las compuertas lógicas dentro de un circuito integrado real
En un circuito físico las compuertas no se compran sueltas. Vienen agrupadas en un circuito integrado, un chip con varias compuertas idénticas e independientes. En la familia 74xx, los tres integrados que sirven para practicar las compuertas básicas son el 7408, el 7432 y el 7404.
Integrados 74xx de compuertas básicas y su alimentación
Los integrados 7408, 7432 y 7404 se alimentan por los pines 14 y 7, y sin esas dos conexiones ninguna de sus compuertas funciona.
La hoja de datos de Texas Instruments para el SN7408 y sus variantes LS y S describe un encapsulado de 14 pines y una alimentación recomendada de 4,75 V a 5,25 V. Los pines 14 y 7 reciben la alimentación positiva y la tierra. Sin esas dos conexiones, ninguna de las compuertas del chip funciona, aunque las entradas y las salidas estén bien cableadas.
Cómo ubicar los pines de un integrado
Con la muesca del encapsulado hacia arriba, el pin 1 queda en la esquina superior izquierda y la numeración baja por el lado izquierdo y sube por el derecho. En el 7408 la primera compuerta usa los pines 1 y 2 como entradas y el 3 como salida, y el 7432 repite esa distribución. El 7404 se organiza distinto: cada inversor ocupa dos pines contiguos. Por eso conviene confirmar la numeración en la hoja de datos de la referencia exacta que compres.
Cómo leer el código impreso en el chip
El código impreso dice más de lo que parece. En «SN74LS08», el 74 indica la serie comercial, que Texas Instruments caracteriza para operar entre 0 °C y 70 °C, mientras que la serie 54 cubre el rango militar de −55 °C a 125 °C. Las letras LS señalan la tecnología, y los dos últimos dígitos señalan la función: 08 es AND, 32 es OR y 04 es NOT.
Una advertencia de compra: Texas Instruments lista el SN7408N como obsoleto, mientras que el SN74LS08 figura como activo en su catálogo. Por eso en las tiendas se encuentra el 74LS08 o el 74HC08 en lugar del 7408 clásico, con la misma función y otras características eléctricas.
La familia CMOS 4000
La familia CMOS 4000 trae las mismas funciones con otros nombres. El CD4081B contiene cuatro compuertas AND de dos entradas y, según Texas Instruments, se alimenta con 3 V a 18 V. Su alimentación (VDD) está en el pin 14 y su tierra (VSS) en el pin 7, igual que en el 7408, pero la numeración de entradas y salidas no coincide.
Soy aprendiz en un taller de reparación de equipos digitales. Tengo un 7408 y un CD4081B, y ambos tienen el pin 14 como alimentación y el pin 7 como tierra. ¿Puedo cambiar uno por otro en el mismo zócalo sin revisar nada más?
No. La alimentación coincide, pero entradas y salidas no: en el 7408 el pin 4 es una entrada y en el CD4081B es una salida. Cambiarlos sin leer la hoja de datos puede enfrentar dos salidas entre sí y dañar el integrado.
Pregunta de la práctica
Qué cambia entre una compuerta ideal y una real: niveles, alimentación y entradas
En un diagrama, una compuerta maneja ceros y unos exactos. En un chip maneja rangos de tensión, y esos rangos dependen de la familia lógica.
Un 74LS08 (TTL) frente a un 74HC08 (CMOS)
Un 74LS08 se alimenta con 4,75 V a 5,25 V y un 74HC08 acepta de 2 V a 6 V, con umbrales de entrada distintos.
Entre 0,8 V y 2,0 V, una entrada TTL queda en una zona sin nivel definido: el integrado puede interpretarla como alto o como bajo, y la salida deja de ser confiable.
Una entrada sin conectar tampoco vale cero. La hoja de datos del CD4069UB de Texas Instruments exige conectar a un nivel alto o bajo toda entrada que no se use, porque una tensión indefinida produce estados impredecibles. La misma práctica aplica a los 74xx: cada entrada va a VCC, a tierra o a una señal.
La alimentación también tiene límites estrictos. En la familia 74xx el máximo absoluto es de 7 V y el rango recomendado de la serie comercial es mucho más estrecho, entre 4,75 V y 5,25 V. Una batería de 9 V conectada directo al integrado supera ese máximo. Para practicar conviene una fuente regulada de 5 V, siempre en baja tensión y nunca desde la red eléctrica.
De las compuertas lógicas al trabajo: símbolos, tablas, diseño y montaje
Dominar las tres compuertas básicas abre cuatro caminos prácticos, y cada uno tiene su propia guía en este blog:
- Leer diagramas. Los símbolos de compuertas lógicas siguen dos notaciones, la de forma distintiva y la rectangular, y reconocerlas evita adivinar al abrir un esquema o una hoja de datos.
- Comprobar el comportamiento. Saber qué es una tabla de verdad y cómo construirla permite usarla como lista de comprobación de cualquier compuerta o circuito combinado.
- Combinar compuertas. Aprender cómo diseñar un circuito lógico significa partir de una condición real y llegar a un diagrama que se pueda verificar antes de montar.
- Montar. Armar un circuito con compuertas lógicas en protoboard lleva del esquema al LED encendido y pone a prueba las reglas de cada compuerta.
Las compuertas NAND, NOR y XOR también aparecerán en hojas de datos y catálogos. Son variantes que se construyen a partir de las tres básicas, y quedan como siguiente paso después de dominar AND, OR y NOT. El curso se concentra en esas tres.
En el curso de electrónica digital de Certhana Academy, la primera actividad práctica pide construir tablas de verdad, y las dos siguientes llevan esas compuertas a un montaje con LED y a un circuito completo. Así cada concepto termina en algo que puedes mostrar en un portafolio.
Preguntas frecuentes
¿Cuántos tipos de compuertas lógicas existen?
Las más usadas son siete: AND, OR, NOT, NAND, NOR, XOR y XNOR. Las tres primeras son las básicas y las demás se construyen a partir de ellas. El curso de electrónica digital de Certhana Academy trabaja AND, OR y NOT, que bastan para entender cualquier circuito combinacional sencillo.
¿Para qué sirven las compuertas lógicas en un trabajo técnico?
Sirven para leer diagramas, identificar integrados en una tarjeta y verificar que un circuito responde según su tabla de verdad. Quien las reconoce diagnostica por niveles lógicos en lugar de reemplazar piezas a ciegas.
¿Puedo practicar compuertas lógicas sin comprar componentes?
Sí. Un simulador de circuitos permite armar una compuerta, cambiar sus entradas y comprobar su tabla de verdad desde el navegador. El curso de electrónica digital permite hacer sus actividades en protoboard o en simulador. Un montaje físico añade detalles que el simulador no muestra, como la alimentación.
Conclusión
Las compuertas lógicas son pocas, pero sostienen toda la electrónica digital. La AND exige que todo se cumpla, la OR acepta que algo se cumpla y la NOT invierte el nivel. Dentro de un chip como el 7408 esas reglas dependen de la alimentación correcta, de niveles bien definidos y de entradas siempre conectadas. El siguiente paso es llevarlas a la protoboard.
