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LibreTexts Español

3.8: Puertas de salida especial

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    A veces es deseable tener una puerta lógica que proporcione salidas invertidas y no invertidas. Por ejemplo, una puerta de entrada única que es tanto un búfer como un inversor, con un terminal de salida separado para cada función. O bien, una puerta de dos entradas que proporciona las funciones AND y NAND en un solo circuito. Tales puertas existen y se las conoce como puertas de salida complementarias.

    La simbología general para tal puerta es la figura básica de la puerta con una barra y dos líneas de salida que sobresalen de ella. Una matriz de símbolos de puerta complementarios se muestra en la siguiente ilustración:

    04149.png

    Las puertas complementarias son especialmente útiles en circuitos “abarrotados” donde puede que no haya suficiente espacio físico para montar los chips de circuito integrado adicionales necesarios para proporcionar salidas invertidas y no invertidas usando puertas estándar e inversores adicionales. También son útiles en aplicaciones donde es necesaria una salida complementaria de una puerta, pero la adición de un inversor introduciría un retardo de tiempo no deseado en la salida invertida en relación con la salida no invertida. La circuitería interna de las puertas complementadas es tal que tanto las salidas invertidas como las no invertidas cambian de estado casi exactamente al mismo tiempo:

    04150.png

    Otro tipo de salida de puerta especial se llama triestado, ya que tiene la capacidad de proporcionar tres modos de salida diferentes: hundimiento de corriente (nivel lógico “bajo”), abastecimiento de corriente (“alto”) y flotante (“alta Z” o alta impedancia). Las salidas triestatales generalmente se encuentran como una característica opcional en las puertas de búfer. Tales puertas requieren un terminal de entrada adicional para controlar el modo “High-Z”, y esta entrada generalmente se llama el enable.

    04151.png

    Con la entrada de habilitación mantenida “alta” (1), el búfer actúa como un búfer ordinario con una etapa de salida de polo tótem: es capaz de abastecer y hundir corriente. Sin embargo, el terminal de salida flota (entra en modo “High-Z”) si alguna vez la entrada de habilitación está conectada a tierra (“baja”), independientemente del nivel lógico de la señal de datos. En otras palabras, hacer que el terminal de entrada de habilitación sea “bajo” (0) desconecta efectivamente la puerta de cualquiera a la que esté cableada su salida para que ya no pueda tener ningún efecto.

    Los búferes triestatales están marcados en diagramas esquemáticos por un carácter de triángulo dentro del símbolo de puerta de esta manera:

    04152.png

    Los búferes triestatales también se hacen con entradas de habilitación invertidas. Tal puerta actúa normal cuando la entrada de habilitación es “baja” (0) y entra en modo de salida High-Z cuando la entrada de habilitación es “alta” (1):

    04153.png

    Un tipo especial de puerta conocida como el interruptor bilateral utiliza transistores MOSFET controlados por puerta que actúan como interruptores de encendido/apagado para conmutar señales eléctricas, analógicas o digitales. La resistencia “on” de tal interruptor está en el rango de varios cientos de ohmios, estando la resistencia “off” en el rango de varios cientos de mega- ohmios.

    Los interruptores bilaterales aparecen en esquemas como interruptores SPST (Single-Pole, Single-Throw) dentro de cajas rectangulares, con un terminal de control en uno de los lados largos de la caja:

    04310.png

    Un interruptor bilateral podría imaginarse mejor como una versión de estado sólido (semiconductor) de un relé electromecánico: un contacto de interruptor accionado por señal que puede usarse para conducir prácticamente cualquier tipo de señal eléctrica. Por supuesto, al ser de estado sólido, el interruptor bilateral no tiene ninguna de las características indeseables de los relés electromecánicos, como el “rebote” de contacto, la formación de arcos, la velocidad lenta o la susceptibilidad a la vibración mecánica. A la inversa, sin embargo, son bastante limitados en su capacidad de transporte de corriente. Adicionalmente, la señal conducida por el “contacto” no debe exceder los voltajes del “carril” de la fuente de alimentación que alimentan el circuito de conmutación bilateral.

    Cuatro interruptores bilaterales están empaquetados dentro del popular circuito integrado modelo “4066”:

    04311.png

    Revisar

    • Las puertas complementarias proporcionan señales de salida tanto invertidas como no invertidas, de tal manera que ninguna se retrasa con respecto a la otra.
    • Las puertas triestatales proporcionan tres estados de salida diferentes: alto, bajo y flotante (High-Z). Tales puertas son comandadas en sus modos de salida de alta impedancia por un terminal de entrada separado llamado el enable.
    • Los interruptores bilaterales son circuitos MOSFET que proporcionan conmutación de encendido/apagado para una variedad de tipos de señales eléctricas (analógicas y digitales), controladas por señales de voltaje de nivel lógico. En esencia, son relés de estado sólido con muy baja capacidad de manejo de corriente.

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