Portas Lógicas Digitais Explicadas: Tipos, Funções e Aplicações

Porta Lógica Digital

Primeiro, precisamos entender portas lógicas: "Uma porta lógica é um circuito ou dispositivo eletrônico que toma decisões lógicas. Em outras palavras, é um circuito com uma ou mais entradas e apenas uma saída, que será alta ou baixa (depende do estado das entradas). Portas lógicas são amplamente usadas em computadores digitais e diversos sistemas e circuitos digitais.

Como blocos de construção de sistemas digitais, podem criar muitos sistemas. Em 1854, George Boole introduziu álgebra booleana para cálculos. Funções básicas de portas lógicas digitais são álgebra booleana/lógica. Estas portas realizam funções de cálculo instantaneamente, facilitando muito os cálculos hoje.

Lógica Positiva e Negativa

Zeros e uns são fundamentais em sistemas computacionais, representando dois estados possíveis de um circuito ou dispositivo. Estes estados têm nomes diferentes. Na lógica positiva, símbolo 1 = LIGADO, Fechado, Alto, Mais, Verdadeiro, Cima; símbolo 0 = Desligado, Aberto, Baixo, Menos, Falso, Baixo. Na lógica negativa, é o oposto. Ex: sistema funcionando = 1 na lógica positiva, mas 0 na negativa.

Tipos de Portas Lógicas

1) Porta OR 2) Porta AND 3) Porta NOT 4) Porta NOR 5) Porta NAND

6) Porta XOR 7) Porta XNOR

Discutiremos apenas as portas lógicas básicas.

Como Funciona a Porta OR?

Porta com duas ou mais entradas e uma saída. Fornece saída alta quando qualquer entrada está alta. Também chamada de porta "tudo ou qualquer". Em outras palavras: saída alta quando qualquer entrada é alta.

Na figura (a): símbolo da porta OR com expressão booleana. Entradas A, B e saída Y. Figura (b): tabela-verdade. Quando ambas entradas são 0, saída é 0; quando qualquer entrada vai para 1, saída Y = 1. A operação lógica mostra que a porta OR soma todas as entradas. Figura (c): circuito equivalente — dois interruptores em paralelo, em série com lâmpada. Ambos abertos (entradas 0) = lâmpada apagada. Qualquer um fechado = bateria conectada = lâmpada acesa.

Como Funciona a Porta AND?

Porta com duas ou mais entradas. Fornece saída baixa quando qualquer entrada está baixa. Só dá saída alta quando todas entradas estão em nível alto. Multiplica suas entradas entre si.

Figuras: (a) símbolo e expressão booleana — entradas X, Y, saída Z. Entre entradas, nada = multiplicação. Tabela-verdade mostra operações possíveis. Figura (c): circuito equivalente — dois interruptores em série entre si e com a lâmpada. Qualquer interruptor aberto = circuito incompleto = lâmpada apagada. Ambos fechados = circuito completo = lâmpada acesa.

Como Funciona a Porta NOT?

Também chamada inversor. Porta que sempre dá saída complementar à sua entrada. Tem uma entrada e uma saída. Símbolo abaixo.

Figura (a): símbolo triangular com bolha na extremidade. Entrada A, saída Z (sempre complemento de A). Tabela-verdade na próxima figura. Circuito equivalente: transistor. Sem tensão na base = transistor desligado = +Vcc flui para saída Ā. Com tensão na base = transistor liga = corrente vai para terra. Ponto comum da saída fica em potencial zero = saída zero.