Compuertas Logicas

30/11/2023

Actividad de investigacion:la historia y el desarrollo de las compuertas logicas

Integrantes: Felipe Sanchez Tello y Luana Salas Docente: Patricio Rodriguez

02.Compuertas logicas

01.introducción

03.Tipos de C.L.

04.lINEA DE TIEMPO

Indice de CONTENIDOs:

08.CONCLUSIONES

07.Circuitos integrados

05.Circuitos de Relés

06.Válvulas electrónicas

09.BIBLIOGRAFÍA

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INTRODUCCIÓN

¿Qué vamos a ver?

02. INTRODUCCIÓN

QUé veremos en esta presentación:

Las compuertas lógicas, cuya historia se remonta a los cimientos teóricos de la lógica binaria y el álgebra booleana de George Boole en el siglo XIX, han evolucionado desde los rudimentarios circuitos con relés y válvulas electrónicas hasta los actuales y sofisticados circuitos integrados. Desde sus orígenes, estos dispositivos han sido cruciales en la construcción de sistemas digitales, desde las primeras computadoras hasta los modernos dispositivos inteligentes. Esta breve exploración destaca la transformación de los principios teóricos en avances prácticos que han dado forma a la era digital.

02

cOMPUERTAS lOGICAS

¿qué son?

03. compuertas logicas

¿Que son?

Las compuertas lógicas son pequeños dispositivos electrónicos digitales que realizan una función booleana con dos entradas y proporcionan una salida. En los datos son los binarios, el valor lógico 1 es positivo y el 0 lógico es negativo. Según la compuerta lógica, la operación lógica difiere y la salida varía. Cada compuerta lógica sigue una tabla de verdad que da las posibles combinaciones de entrada y la respectiva salida obtenida.

¿por qué son importantes?

Tipos de compuertas Logicas

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04. tIPOS DE COMPUERTAS LOGICAS

Existen varios tipos de compuertas lógicas, cada una realizando una función específica. pOR EJEMPLO ESTAN LAS:

1. Compuerta AND:

Esta compuerta es representada por una multiplicación en el Algebra de Boole. Indica que es necesario que en todas sus entradas se tenga un estado binario 1 para que la salida otorgue un 1 binario. En caso contrario de que falte alguna de sus entradas con este estado o no tenga si quiera una accionada, la salida no podrá cambiar de estado y permanecerá en 0. Esta puede ser simbolizada por dos o más interruptores en serie de los cuales todos deben estar activos para que esta permita el flujo de la corriente.

2. Compuerta OR:

En el Algebra de Boole esta es una suma. Esta compuerta permite que con cualquiera de sus entradas que este en estado binario 1, su salida pasara a un estado 1 también. No es necesario que todas sus entradas estén accionadas para conseguir un estado 1 a la salida pero tampoco causa algún inconveniente. Para lograr un estado 0 a la salida, todas sus entradas deben estar en el mismo valor de 0. Se puede interpretar como dos interruptores en paralelo, que sin importar cual se accione, será posible el paso de la corriente.

04. tIPOS DE COMPUERTAS LOGICAS

OTROS tipos de compuertas lógicas SON:

3. Compuerta NOT:

En este caso esta compuerta solo tiene una entrada y una salida y esta actúa como un inversor. Para esta situación en la entrada se colocara un 1 y en la salida otorgara un 0 y en el caso contrario esta recibirá un 0 y mostrara un 1. Por lo cual todo lo que llegue a su entrada, será inverso en su salida.

4. Compuerta NAND:

También denominada como AND negada, esta compuerta trabaja al contrario de una AND ya que al no tener entradas en 1 o solamente alguna de ellas, esta concede un 1 en su salida, pero si esta tiene todas sus entradas en 1 la salida se presenta con un 0.

5. Compuerta NOR:

Así como vimos anteriormente, la compuerta OR también tiene su versión inversa. Esta compuerta cuando tiene sus entradas en estado 0 su salida estará en 1, pero si alguna de sus entradas pasa a un estado 1 sin importar en qué posición, su salida será un estado 0.

6. Compuerta XOR:

También llamada OR exclusiva, esta actúa como una suma binaria de un digito cada uno y el resultado de la suma seria la salida. Otra manera de verlo es que con valores de entrada igual el estado de salida es 0 y con valores de entrada diferente, la salida será 1.

04. tIPOS DE COMPUERTAS LOGICAS

7. Compuerta XNOR:

Esta es todo lo contrario a la compuerta XOR, ya que cuando las entradas sean iguales se presentara una salida en estado 1 y si son diferentes la salida será un estado 0.

8. Compuerta IF:

Esta compuerta no es una muy utilizada o reconocida ya que su funcionamiento en estados lógicos es parecido a si solo hubiera un cable conectado porque exactamente lo que se le coloque en la entrada, se encontrara en la salida. Pero también es conocido como un buffer, en la práctica se utiliza como amplificador de corriente o como seguidor de tensión para adaptar impedancias.

Estas compuertas lógicas se combinan para formar circuitos más complejos, como flip-flops, registros y procesadores. La representación simbólica y el comportamiento de estas compuertas son esenciales para el diseño y la implementación de sistemas digitales, y son la base del funcionamiento de la lógica digital en la electrónica moderna.

04

Linea de Tiempo

La historia, principales hitos y avances de las C.L.

07. Linea de Tiempo

Actualidad

1956

1930-1940

1990

1971

1937

1947

1960

1980

2000s

(Tocar cada fecha para encontrarse con mas información)

05

Circuitos de Relés

¿que son?, aplicaciones, historia y tipos

05. Circuitos de Relés

1. Definición

+ Info

2. Aplicaciones

+ Info

3. Historia

+ Info

4. Tipos de Relés

+ Info

05. Definición

Definición:

El relé es como un interruptor eléctrico que permite el paso de la corriente eléctrica cuando está cerrado e interrumpirla cuando está abierto, pero que es accionado eléctricamente, no manualmente. El relé está compuesto de una bobina conectada a una corriente. Cuando la bobina se activa produce un campo electromagnético que hace que el contacto del relé que está normalmente abierto se cierre y permita el paso de la corriente por un circuito para, por ejemplo, encender una lámpara o arrancar un motor. Cuando dejamos de suministrar corriente a la bobina, el campo electromagnético desaparece y el contacto del relé se vuelve a abrir, dejando sin corriente el circuito eléctrico que iba a esa lámpara o motor.

05. Aplicaciones

Los relevadores son imprescindibles para el control de circuitos eléctricos. Es muy común que se utilicen en los botones parada de emergencia, es decir, para frenar una máquina que se encuentra dañada y no cause daños al personal que la opera, basta con que se active el botón para realizar esta funcion, suelen ser de color rojo con carcasa amarilla. También se pueden usar para la detección de fallas en controles a dos manos, cableados y circuitos de protección de contactores. Los dispositivos de control a dos manos son muy importantes en operaciones que requieren de un grado de seguridad elevado. Nos sirven para evitar que el operador alcance la zona de peligro, ya que, aunque el dispositivo se encuentre fuera del alcance de los controles del personal, basta con un dispositivo de control a una mano.

05. Historia

Los relés han existido desde el siglo XIX y se utilizaron inicialmente en aplicaciones de telecomunicaciones y ferrocarriles. Con el tiempo, se integraron en sistemas de control y en la construcción de los primeros circuitos lógicos y computadoras.

05. Tipos de Relés

• Relés electromecánicos que tiene variantes según el mecanismo de activación. Pueden ser de tipo armadura, de núcleo móvil, reed o de lengüeta, relés polarizados o relés tripolares.
• Relés de estado sólido, que son utilizados en situaciones donde hay un uso continuo de los contactos del relé y se precisa una mayor velocidad en la conmutación.
• Relés de corriente alterna.
• Relé temporizador o de acción retardada. Con estos relés se consigue que la conexión o la desconexión se haga pasado un tiempo determinado.
• Relés térmicos. Se utilizan para proteger los motores de las sobrecargas. Tienen unas láminas metálicas en su interior que se deforman más o menos según el calor. Si llegan a un punto de deformación determinado porque ha aumentado el calor del motor, abren el circuito y no dejan pasar la corriente.
• Relé Arduino. Con una placa de Arduino podemos controlar un relé. Solo tenemos que conectar al relé a uno de los pines de 5 voltios que tiene esta placa. Programando la placa podemos obtener resultados interesantes para controlar encendidos de iluminación y motores.

06

Válvulas electrónicas

¿que son?, aplicaciones iniciales y actuales, historia y caracteristicas

06. Válvulas electrónicas

¿qué son?

Aplicaciones

Caracteristicas

Historia

Funciones

(Presionar para ver mas información)

07

Circuitos Integrados

¿Qué son?, componentes, historia, evolución y su clasificación

07. Circuitos Integrados

Definición:

+ Info

+ Info

Componentes:

+ Info

Historia:

Evolución:

+ Info

Clasificación:

+ Info

08

CONCLUSIONES

09. CONCLusionES

Podemos decir que...

En conclusión, la evolución de las compuertas lógicas desde los fundamentos de la lógica binaria y el álgebra booleana hasta los actuales circuitos integrados ha sido un viaje impresionante en la historia de la electrónica y la informática. Desde los principios con relés y válvulas electrónicas hasta la genialidad de la lógica en circuitos integrados. Comprendimos que las compuertas lógicas son fundamentales para la construcción de sistemas digitales, han desempeñado un papel crucial en el desarrollo de la tecnología moderna, permitiendo desde las primeras computadoras hasta la sofisticada robótica y dispositivos inteligentes de la actualidad. Pudimos ver cómo los conceptos teóricos se han convertido en herramientas prácticas, allanando el camino para la revolución digital que define nuestro mundo contemporáneo.

09

BIBLIOGRAFÍA

De aquí sacamos toda la información

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

• Tipos de C.L.

https://www.logicbus.com.mx/blog/compuertas-logicas/

• Compuertas Logicas

https://www.edrawsoft.com/es/logic-gate/

• Válvulas Electrónicas

https://www.euroinnova.com.ar/blog/valvula-o-tubo-electronico-1904

• Circuitos Integrados

https://portalacademico.cch.unam.mx/cibernetica1/implementacion-de-circuitos-logicos/compuertas-logicas#:~:text=Un%20circuito%20integrado%20(CI)%20es,soldadas%20a%20las%20patillas%20externas

https://definicion.de/circuito-integrado/

• Relés

https://sdindustrial.com.mx/blog/relevadores/#:~:text=Conocidos%20también%20como%20relés%2C%20son,este%20mismo%20tipo%20de%20energía.

https://www.seas.es/blog/automatizacion/el-rele-para-que-es-para-que-sirve-y-que-tipos-existen/

Gracias por ver

espero que le haya gustado!

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Álgebra Booleana y Lógica Binaria:

El matemático y lógico George Boole desarrolla el álgebra booleana, que establece las bases para la lógica binaria. Este sistema de lógica utiliza solo dos valores, 0 y 1, lo que es esencial para el diseño de circuitos digitales.

Las compuertas logicas son importantes ya que:

• La mayoría de los dispositivos o circuitos electrónicos que utilizamos en nuestro día a día están constituidos por compuertas lógicas.
• Todos los dispositivos digitales de la generación actual, como portátiles, computadores, tabletas o teléfonos celulares, utilizan compuertas lógicas. Por ejemplo, consideremos la memoria del ordenador.
• Las compuertas lógicas tienen la funcionalidad de almacenar los datos, por lo que se combinan para formar un circuito “Latch” y cuando se accionan mediante señales de reloj, dan lugar a “Flip-flops”;
• Se conocen como lógica secuencial o lógica combinacional y son responsables de la velocidad y la complejidad.
• Una versión avanzada, la compuerta lógica triestatal encuentra un lugar en la CPU y los buses para realizar múltiples operaciones e incluso soporta plug-ins.
• En la actualidad, el CMOS es la tecnología de desarrollo de microchips en la que las compuertas lógicas son los bloques funcionales básicos.
• Los microprocesadores técnicos utilizados en los circuitos lógicos constan de más de 100 millones de compuertas.

Desarrollo de Sistemas Embebidos:

Se populariza el uso de circuitos lógicos en sistemas embebidos, como en electrodomésticos, automóviles y, eventualmente, en robots. Los microcontroladores permiten una mayor automatización y control.

Puertas Lógicas y Circuitos Integrados:

Jack Kilby y Robert Noyce desarrollan de manera independiente el concepto de circuito integrado. Kilby construye el primer circuito integrado en Texas Instruments, mientras que Noyce funda Intel y contribuye al desarrollo de la tecnología.

Clasificación según el tipo:

Los circuitos integrados pueden clasificarse de diversas formas. Es posible hablar de los circuitos monolíticos (fabricados en un único monocristal, por lo general silicio), los circuitos híbridos de capa fina (con componentes que exceden a la tecnología monolítica) y los circuitos híbridos de capa gruesa (sin cápsulas, con resistencias depositadas por serigrafía y cortes con láser). Otra clasificación se realiza según el número de componentes y el nivel de integración. Los circuitos integrados, en este caso, se conocen por su sigla en inglés: SSI (Small Scale Integration), MSI (Medium Scale Integration), etc.

Transistor:

Los físicos John Bardeen, Walter Brattain y William Shockley inventan el transistor en los laboratorios Bell. El transistor reemplaza a las válvulas electrónicas, siendo más pequeño, eficiente y duradero.

Robótica Inteligente y Sistemas Autónomos:

La lógica digital es fundamental en la programación de robots y sistemas autónomos. Desde la inteligencia artificial hasta la visión por computadora, la lógica binaria sigue siendo esencial en el diseño y control de sistemas robóticos avanzados.

Integración en Dispositivos Inteligentes:

La miniaturización de componentes electrónicos permite la integración de compuertas lógicas en dispositivos inteligentes, como teléfonos móviles, cámaras y wearables. La lógica digital es esencial para el funcionamiento de estos dispositivos.

Computación Paralela y Robótica Avanzada:

Avances en la miniaturización y velocidad de los circuitos lógicos contribuyen al desarrollo de computación paralela, utilizada en robótica avanzada y sistemas de inteligencia artificial.

Compuertas Lógicas en Circuitos Integrados:

Las compuertas lógicas, basadas en transistores, son integradas en circuitos más complejos. Esto permite la creación de dispositivos más pequeños y eficientes.

Relés y Válvulas Electrónicas:

Los relés electromagnéticos son utilizados para implementar lógica en sistemas eléctricos. Las válvulas electrónicas, como las válvulas de vacío y las válvulas termoiónicas, se utilizan en las primeras computadoras para amplificar y conmutar señales.

Microprocesador Intel 4004:

Intel lanza el primer microprocesador, el 4004, que incorpora múltiples funciones lógicas en un solo chip. Esto marca el comienzo de la era de las computadoras personales y la miniaturización de la lógica digital.

¿Qué Son?

Son un componente electrónico que se utiliza para sustituir, amplificar o modificar una señal eléctrica. ¿Cómo lo hace? Pues, a través del control del movimiento de los electrones en un espacio al vacío con muy baja presión. También puede ser a través de gases específicamente seleccionados. Este se basa principalmente en la propiedad que tienen los metales de liberar electrones al momento de calentarse. Pero en otros casos puede basarse en la conducción electrónica de gases ionizados, o incluso en la emisión de electrones causados por el efecto fotoeléctrico.

- Las válvulas electrónicas se utilizaron ampliamente en las primeras décadas del siglo XX en radios, amplificadores de audio y equipos de comunicación. También fueron fundamentales en las primeras computadoras.

Aplicaciones Iniciales:

- Aunque han sido en gran parte reemplazadas por transistores y otros dispositivos semiconductores en la mayoría de las aplicaciones, las válvulas electrónicas todavía se utilizan en algunas aplicaciones de audio de alta gama y en equipos especializados.

Aplicaciones Actuales:

VS

¿Cómo funciona una válvula E.?

Los componentes cátodo, ánodo y rejilla se encuentran dentro de un tubo sellado al vacío, es decir, no contiene aire u otros gases en su interior. Pero, para que la válvula funcione, es necesario crear una diferencia de potencial entre el ánodo y el cátodo, es por esto que este último va unido a un filamento capaz de llegar a altas temperaturas hasta emitir electrones. Estos electrones se dirigen desde el cátodo hacia el ánodo pasando a través de la rejilla bajo el efecto de campo electrónico. De esta manera en la región vacía que hay entre el cátodo-rejilla y el ánodo, se forma una corriente eléctrica continua. Otra forma de explicarlo y entenderlo fácilmente, es comparar la válvula electrónica con un grifo de agua. Entendiendo que la fuente de agua es el cátodo, el grifo es el ánodo que recibe el agua, y la manija del grifo es la rejilla que regula la cantidad de agua que sale.

Caracteristicas de las Válvulas Electrónicas:

Hoy en día existen muchos tipos de válvulas electrónicas que funcionan de manera diferente y que tienen distintos usos. A pesar de esto, la mayoría posee características en común que han permanecido desde su creación, algunas son:

• Filamentos: Este es el elemento que proporciona la energía suficiente para que el cátodo genere una cantidad adecuada de electrones.
• Cátodos: Se encarga de emitir electrones de forma continua mientras la válvula esté en funcionamiento. Este también se agota terminando con su función.
• Ánodos: Este se encarga de recibir el flujo de electrones, mismos que, por lo general, adquieren mucha energía que luego transmiten al ánodo cuando chocan contra él. Es por esto que los ánodos deben ser de gran tamaño y formar parte del cuerpo de la válvula, de manera que puedan refrigerarse desde el exterior.
• Rejilla: Esta tiene la función de ajustar la corriente, controlando el flujo de electrones que se dirigen al ánodo. Por lo general, está formada por un fino hilo metálico que se enrolla alrededor del cátodo, sin llegar a tocarlo.
• Vacío: Mientras menos sea el grado de vacío que hay en la válvula, mayor número de moléculas habrá. Lo que quiere decir que aumentará el número de colisiones con los electrones y disminuirá el rendimiento del tubo.
• Cerámicas: El vidrio es el material más utilizado como parte del “recipiente” de la válvula. Pero este resulta muy frágil, con bajo punto de fusión y es un aislante térmico. Es por esto que en la creación de válvulas de alta potencia se prefiere usar cerámica. Pues esta es menos frágil, tiene buena conductividad térmica y un alto punto de fusión.

Historia de las Válvulas Electrónicas

La creación de la válvula o tubo electrónico surge en el año 1904. Momento en el cual el científico John Ambrose Fleming decide utilizar una válvula diodo (el diodo de Fleming) para pasar de corriente alterna a continua. Muchos intentaron mejorar este diodo, pero no fue hasta 1907 que el inventor Lee de Forrest incluyó un tercer elemento al que llamó rejilla. Pasando de ser un diodo a un triodo, creando así el primer amplificador electrónico. Sin embargo, hasta los años 60 se mantuvo en constante desarrollo, pasando incluso por el tetrodo y pentodo, entre otras versiones.

Hoy en día la válvula Electrónica, también se conoce como:

• Válvula de vacío.
• Tubo al vacío.
• Tubo electrónico.

Definición DE LOS C.I.:

Un circuito integrado (CI) es un circuito electrónico, que contiene componentes como transistores, diodos, resistencias y capacitores, se encuentran interconectados dentro de una lámina de material semiconductor y encapsulados en una pastilla montada en un empaque, con sus conexiones soldadas a las patillas externas para conformar el circuito integrado. Los circuitos integrados para su trabajo necesitan estar alimentados con energía eléctrica por lo cual tienen dos patitas en el encapsulado que son destinadas para su alimentación, en (Vcc) se colocará la alimentación positiva y en (GND) se colocará el cable de tierra o común. Ubicando la muesca y mirándola de frente se cuentan las patillas en sentido en contra de las manecillas del reloj y empezando por la parte izquierda.

Componentes de un C.i.:

El circuito integrado está elaborado con un material semiconductor, sobre el cual se fabrican los circuitos electrónicos a través de la fotolitografía. Estos circuitos, que ocupan unos pocos milímetros, se encuentran protegidos por un encapsulado con conductores metálicos que permiten establecer la conexión entre dicha pastilla de material

Historia de los C.I.:

Muchos los dispositivos microelectrónicos interactuados, especialmente transistores y diodos, sin dejar de lado componentes pasivos tales como condensadores y resistencias aprovechan la tecnología del circuito integrado, cuya historia se remonta a finales de la década de 1950, cuando un ingeniero llamado Jack St. Clair Kilby desarrolló el primer prototipo para la compañía Texas Instruments. Hasta ese entonces, los equipos electrónicos solían consistir de tubos al vacío (también llamados válvulas electrónicas o termoiónicas, entre otros de sus nombres), un componente usado para conmutar, modificar o amplificar una señal eléctrica controlando el movimiento de los electrones con ayuda de ciertos gases o en un espacio con una presión muy baja. Sin embargo, gracias al trabajo de Kilby, los componentes activos y pasivos comenzaron a ubicarse en una misma superficie de metal cuyas dimensiones eran decenas de veces inferiores a las de un sólo tubo al vacío.

La evolución de los C.I.

El primer circuito integrado desarrollado por Kilby se fabricó sobre una pastilla de germanio cuadrada; cada lado medía 6 milímetros y lo componían un condensador, tres resistencias y un transistor. El debut fue todo un éxito, lo cual permitió a este revolucionario ingeniero continuar investigando y mejorando su invento. Cabe mencionar que el nombre de «chip» deriva del término inglés homónimo utilizado para referirse a las astillas, entre otras cosas. Pero el paso de tubos al vacío a semiconductores no fue una casualidad, sino que se apoyó en una serie de experimentos que demostraron la utilidad de estos últimos para reemplazar a los primeros en cuanto a funcionalidad se refiere, ocupando una fracción de su tamaño. Este gran avance, que hace parecer la realidad que lo precede propia de un absurdo, cobró fuerza en poco tiempo, gracias a que los circuitos integrados comenzaron a producirse en masa y el mundo pudo comprobar que además de su evidente ventaja con respecto a las válvulas, eran fiables y fáciles de complejizar. Al día de hoy, encontramos esta tecnología en los microprocesadores de dispositivos tan dispares como computadoras y teléfonos móviles, y también en memorias digitales, las cuales utilizan un chip en lugar de partes mecánicas.