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ALGEBRA DE BOOLE
3.1- INTRODUCCION
El algebra de BOOLE es una serie de reglas, leyes y teoremas
por medio del cual las operaciones lgicas se pueden representar en
forma de ecuaciones para ser manipuladas matemticamente. En la
electrnica han sido sistemticamente utilizadas en el anlisis de las
operaciones de los circuitos lgicos digitales.
En 1854 George Boole public su primer libro titulado " Una
Investigacin De Las Leyes Del Pensamiento En El Cual Se
Fundamentan Las Teoras Matemticas y Probabilidades"1. Fu a
partir desde ese momento que se di a conocer lo que hoy se llama
Algebra de Boole, y su desarrollo se debe a la aplicacin que se le ha
dado en el anlisis y diseos de circuitos lgicos digitales.
La aplicacin del Algebra de Boole , en el diseo y anlisis de
circuitos lgicos digitales, fu explorado primeramente por Claude
Shannon en 1938 en M.I.T. (Massachusse Institute of Tecnology), en
una tesis que titul " Un Anlisis Simblico De Los Circuitos a Rels y
Conmutadores" . Esencialmente describi un mtodo por medio del
cual cualquier circuito que sea formado por rels o conmutadores,
puedan ser representados por expresiones matemticas. Hoy sin
embargo, debido al crecimiento de la tecnologia en semiconductores,
todo lo que se haca con elementos electromecnicos han sido
remplazado, aunque el mismo anlisis lgico se sigue aplicando.2
3.2.- CONSTANTES Y VARIABLES. Hasta aqu se ha dicho que una palabra binaria de N bit's (ene
dgitos), est limitada al uso de una cantidad de conductores dados en
la misma proporcin; es decir, si una palabra es de cuatro bit's ,
significa, que para transmitir esta cantidad de informacin son
necesarios cuatro conductores; de igual manera, si fuesen ocho bit's,
seran necesarios ocho cables. Se ha de recordar, que como cada
conductor representa un dgito binario, el bit menos significativo
(LSB), es el primer conductor de derecha a izquierda, y el bit mas
significativo (MSB), es el ltimo del mismo sentido.
1.- AN INVESTIGATION OF THE LOW OF THOUGHT ON WHICH ARE FAUNDED
THE MATEMATICAL TEORIES OF LOGIC AND PROBABILITIES. 2. FLOYD, TYhomas L.
P. 107.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 69
3.2.1.- CONSTANTES
Una constante es un valor , cantidad, etc, que tiene un
significado fijo; por ejemplo, 5, 5.3 , 678, etc, son constantes y
como tal, siempre tienen el mismo valor. En el algebra
ordinaria existen muchas constantes posibles los cuales se
incluyen en nmeros enteros y fracciones. En el algebra de
Boole solo existen dos constantes posibles, el cero "0" o el "1";
y sirven para representar dos niveles de voltajes disponibles
en un conductor.3 Estos niveles pueden ser 0 5 voltios; 0 y 12
voltios, etc.
3.2.2.- VARIABLES
Una variable es una cantidad que puede tomar un valor
de cualquier constante en instantes de tiempo diferentes. El
momento en que una variable sufre una trancisin de 0 a 1,
viceversa, puede ser infinitesimal o, por el contrario
relativamente largo.
Desde el punto de vista del Algebra de Bolee, cada bit
representado por un conductor, forman una variable al cual se le puede asignar una letra del alfabeto; donde la letra "A" ,
por lo general representa el MSB de la palabra.
En la lgica digital existen tambin variables
dependientes y variable independientes. Estas ltimas, son
aquellas por medio del cual se tiene el control a la hora de
realizar un diseo y representan las variables de entrada del
sistema. Las variables dependientes son las que se originan del
resultado de procesar las variables independientes para as
obtener una funcin esperada. Ambas variables, para hacer
un mejor anlisis de las misma, se representan en una tabla
llamada "tabla de la verdad", (TRUE TABLE).
Supongase por ejemplo cuatro conductores; como cada
uno representa una variable, estas pueden ser A, B, C y D;
que a su vez, generan 24 posibles conbinaciones, es decir, 16
palabras binarias. Si fuesen tres variables, seran 23= 8
palabras posibles.Esto se ilustra en la figura # 3.1.
3.- HOERNES, Gerald. MELVIN, Heiweil.
P. 18.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 70
FIGURA # 3.1
3.3.- OPERACIONES Y FUNCIONES. Las funciones aritmticas del algebra de Boole se forman con las variables y los operadores. De estos ltimos los mas bsicos son la
adicin y el producto.
3.3.1.- LA ADICION. A diferencia con las operaciones aritmticas
comunmente usadas, la suma, en el Algebra de Boole es
parecida pero no indentica, pus existe una diferencia que se
ilustrar en el siguiente ejemplo:
EJEMPLO 3.3.1. Supongase que se tiene una variable llamada "A" que se
desea sumar a otra llamada "B", lo cual forma la funcin : F(
A,B) = A+B . Como son dos variables que se suman se puede
predecir el resultado facilmente, debido a que solo son cuatro
combinaciones posibles, y esto se demuestra con la siguiente
tabla de la verdad:
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 71
A esta operacin se le llama "OR", y se acostumbra a
decir " A OR B".
3.3.2.- EL PRODUCTO. En el Algebra de Boole, el producto entre dos variables
es parecido al aritmtico pero con al diferencia que el valor de
las variables no son cifras formadas por dgitos, sino que por
representar un solo bit, adquiren dos valores posibles, 0 1.
EJEMPLO 3.3.2. Supongase que se desea realizar la multiplicacin
Booleana de una variabla "A", con una variable "B", lo que
genera la siguiente funcin: F(A,B)= A . B.Se tiene, por lo
tanto, segn la tabla de la verdad dada a continuacin:
A esta operacin Booleana se le llama AND, y a la
funcin se lee "A AND B".
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3.3.3.- INVERSION O COMPLEMENTO. Aunque en aritmtica no existe esta operacin, en el
Algebra de Boole es comn su empleo; por lo general se le llama
funcin inversora , complemento de una variable u operador
NOT. Se simboliza colocandole a la variable indicada una
barra encima de la misma.
Como ejemplo supongase que se tiene una variable
dependiente "Y", que es el complemento de una variable
llamada "A", entonces la expresin se escribe:
Se dice que la salida es complemento de la entrada, de manera
que si A=1, entonces Y=0; o si A=0 , Y= 1. Esta operacin se
puede aplicar a otro grupo de funciones, por ejemplo, si se tiene
una funci Z= A . B; y ,
3.4.- COMPUERTAS LOGICAS Cada una de las funciones bsicas del Algebra de Boole (AND,
OR Y NOT), se pueden representar circuitalmente por medio de
smbolos llamados compuertas lgicas.
3.4.1.- COMPUERTA AND. A continuacin se muestra como se representa
simblicamente el producto de dos variables por medio de una
compuerta AND.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 73
.
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FIGURA # 3.2.
Si son tres variables, supongamos, X, Y y Z la funcin
viene dada por F(X,Y,Z)= X . Y . Z . La representacin
circuital es de la forma:
FIGURA # 3.3
Para una funcin de cuatro variables F= a.b.c.d:
FIGURA # 3.4.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 74
3.4.2.- COMPUERTA OR. La suma Booleana se puede representar simblicamente
por medio de una compuerta . A esta ltima se le llama "OR"
que es el nombre de lo operacin. En el ejemplo siguiente se da
la representacin circuital de una compuerta OR.
a.- Para una funcin de dos variables, A yB.
FIGURA # 3.5.
b.- Para una funcin de tres variables, A, B y C
respectivamente.
FIGURA # 3.6.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 75
3.4.3.- COMPUERTA INVERSORA (NOT ). La operacin inversora o complemento se puede
representar simbolicamente en los circuitos de la siguiente
forma: Sea X una funcin que es el complemento de la variable
A.
FIGURA # 3.7.
3.5.- EXPRESIONES BOOLEANAS. Una expresin Booleana o funcin lgica es la aplicacin de los
operadores bsicos , AND, OR y NOT, a una o mas variables y/o
constantes.
Una manera de construir expresiones Booleanas de forma
sencilla, es a travs del anlisis del lenguaje con que nos comunicamos;
y esto se logra, al darle valores lgicos (verdadero o falso ) a las
oraciones o frases que indican una accin.
A continuacin se darn unos ejemplos de oraciones que
indican accin:
EJEMPLO 3.5.1. Sea la siguiente oracin:
" Mara come carne." Esto denota la accin de si Mara come
(verdadero) carne, o mara no come carne (falso) .
EJEMPLO 3.5.2. A continuacin una frase que no denota accin:
"Comer carne". (No se puede realizar una funcin lgica con esta
ltima.)
EJEMPLO 3.5.3. Se puede crear una funcin a partir de una oracin:
"Carlos pasa el examen de lgica, si presta atencin en clase y estudia
a tiempo; o busca la informacin adecuada , la estudia a tiempo y sin
salir de casa.
La frase "Carlos pasa el examen de lgica" , se puede
representar como una variable dependiente "Y", que puede ser
funcin, verdadera (1), o falsa (0), de las frases que le siguen.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 76
Las frases "prestar atencin en clase", puede ser verdadera (1)
o falsa (0), y por lo tanto se representar como variable "A".
"Estudia a tiempo ", como variable "B'; "busca la informacin
adecuada", como variable "C"; y , salir de casa ,variable "E". Como
consecuencia, obtendriamos una funcin de la siguiente manera:
De igual manera se puede formar una expresin logica a partir
de una tabla de la verdad, cuyos valores sean extraidos de una oracin
dada.
EJEMPLO 3.5.4. Se tiene una habitacin que posee tres entradas independientes
, a travs del cual se permite que pase una o dos personas
simultaneamente; y por cada puerta una persona a la vez. En caso de
que nadien entre o de intentar pasar tres personas simultaneamente,
las puertas permanecern cerradas. En caso de cumplirse lo primero
estipulado, las puertas se abren simultaneamente.
Supongamos que en cada entrada existe un detector que indica
con "0" cuando no intenta entrar nadien, y con "1" , cuando alguien
si est presente. Por lo tanto, designamos a cada detector como
variable independiente; como consecuencia surgen tres variables "A,
B y C".
Entonces pueden ocurrir las siguientes situaciones: no entra
nadien , A=0, B= 0 y C= 0; F=0 permanecen cerradas las puertas.
Intenta una persona por la puerta "A" unicamente , A=1, B= 0 y C=
0; y F=1 para abrir las puertas.Todas la combinaciones posibles se
representan por medio de la tabla de la verdad siguiente:
FIGURA # 3.8.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 78
Sacamos la expresin Booleana donde se cumple la condicin
para cuando F= 1; como por ejemplo;
Donde cada producto (AND), resultante, de dos o mas variables
simple se le llama tminos. la funcin dada como suma de estos
trminos, se dice que est formada como "suma de productos" . Entoces:
(F-5.1)
La expresin anterior ,F-5.1, si la representamos circuitalmente
quedara :Ver figura Fig-3.9.
F
IGURA # 3.9.
El grupo de compuertas, AND y OR, de dos entradas se pueden
sustituir por aquellas que poseen tres o cuatro entradas si es
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 79
necesario. Obviamente, el hecho de utilizar una compuerta
determinada, est influenciada por el factor econmico entre otros. En
la figura F-3.10. , se muestra la manera en que quedara el circuito
pero con compuertas de tres entradas.
FIGURA # 3.10.
Si se extrae la expresin tomando en cuenta solo cuando F= 0,
la ecuacin Booleana obtenida sera:
Se dice que esta expresin esta dada como "producto de
sumas". Hasta aqu se observa que las expresiones Booleanas
determinan la cantidad de compuertas a utilizar y su forma de como
van a interconectarse. Mientras mas compleja es la expresin, mas
complejo es el circuito y mayor cantidad de compuerta seran
necesarias. Es por esta causa que es indispensable minimizar o
simplificar lo mas posible la expresin por medio del uso del algebra
de Boole u otro mtodo diseado para este fin.
Dentro de las expresiones dadas como suma de producto se
darn como ejemplo las siguientes:
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 80
A continucin un ejemplo de algunas expresiones cuyos
trminos estn dados como productos de sumas:
Como se ha visto, una caracterstica importante es que en su
implementacin solo se utilizan dos niveles de compuertas:
En suma de productos, primero se dibujan las compuertas
AND y luego las OR.
En producto de sumas, se dibujan primero las compuertas OR
y luego las AND. Ver figuras # 3.9 y 3.10.
EJEMPLO 3.5.5 a).- He aqu una expresin dada como suma de producto con la
funcin que se muestra en la tabla de la verdad del lado izquierdo de
la figura dada a continuacin:
FIGURA 3.11.
b).- Si se desea como producto de sumas:
FIGURA # 3.12.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 81
c).- Funciones de mas de dos variables:
3.6.- LEYES Y TEOREMAS DE BOOLE. Como se puede observar en el tema anterior que el resultado
circuital obtenido resulta muy grande y costoso para la operacin
que va a realizar. Pus bin, ahora se estudiarn las leyes y teoremas
que son necesarios para optimizar un circuito digital en cuanto a
tamao costo.
3.6.1.- LEYES DE LA SUMA. Son propias de la operacin "OR". Se divide en:
a).- Elemento Neutro.
El elemento neutro es el cero (0), entoces se tiene que:
b).- Elemento nulo.
El elemento nulo es el uno, se tiene que:
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3.6.2.- LEY DE LA MULTIPLICACION. Es una propiedad que se cumple en la operacin AND.
a).- Elemento neutro: El elemento neutro en el producto es el
uno (1).:
b).- Elemento nulo: el cero (0).:
3.6.3.- LEY DE LA POTENCIACION. Se cumple lo siguiente:
Observese, que la suma de dos variables de igual valor
da la misma variable, a diferancia de la suma algebraica donde
se multiplica por dos,(0+0= 0;1 + 1= 1).
3.6.4.- LEY DEL COMPLEMENTO. a).- En la suma:
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b).- En el producto:
3.6.5.- LEY DE INVOLUCION Se tiene que :
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3.6.6.- LEY CONMUTATIVA. a).-En la adicin:
b).- En el producto:
3.6.7.- LEY ASOCIATIVA. a).- En la adicin:
b).- En el producto:
3.6.8.- LEY DISTRIBUTIVA. En esta ley se conjugan el producto y la suma :
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3.6.9.- TEOREMAS. Los teoremas que se dan a continuacin han surgido de
la aplicacin de las leyes antes expuestas. Son tiles en las
simplificaciones de las expresiones Booleanas. He aqu un
resumen de los mismos:
3.9.1.- DEMOSTRACION:
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 86
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EJERCICIO:
Utilizando el mismo mtodo, demostrar los
teoremas restantes.
EJEMPLO 3.6.1. Encontrar una expresin mnima para la siguiente
funcin Booleana:
Sin embargo si agrupamos otros trminos en al misma
ecuacin, queda que: (Repitiremos nuevamente la ecuacin
Booleana dada).
3.6.10.- TEOREMA DE DEMORGAN. Es un teorema muy utilizado dentro del algebra
Booleana. Consiste en el desarrollo de una inversora que ha
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 88
sido aplicada a un grupo de variables o trminos; bin sea que
est dado como sumas (ORed), o como productos (ANDed).
a).-Teorema de DeMorgan en la adicin. Se le llama tambin complemento de suma. Observe
detenidamente la siguiente tabla, T-3.6
T-3.6
Como puede notar, la parte "a" de la tabla T-3.6, es la
tabla de la verdad de una compuerta OR; la parte "b", es su
negado o complemento; por lo tanto, en la parte "c", se
muestra que el mismo resultado se obtiene negando las dos
variables por separado y luego se multiplican. En conclusin, se
puede decir que una funcin suma que sea negada, es igual al
producto de las mismas variables pero complementadas; es
decir:
Esta parte del teorema se hace extensivo a dos o mas
variables:
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Si es de ene variables:
b).-Teorema de DeMorgan en el producto. Se le llama tambin complemento del producto.
Observe la siguiente tabla. T-3.6.2
T-3.6.2
De la tabla anterior se llega a la conclusin que
cuando se complementa un producto, el resultado es
igual a que se sumaran individualmente sus variables
complementadas. Lo anterior se hace extensivo para un
producto de ene cantidad de variables.
EJEMPLO 3.6.2
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 91
Simplificar la siguiente expresin Booleana:
EJEMPLO 3.6.3 Simplificar:
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 92
EJEMPLO 3.6.4 Simplificar utilizando los teoremas estudiados.
EJEMPLO 3.6.5 Aplique el teorema de DeMorgan a los siguientes
tminos dados como complemento de productos:
EJEMPLO 3.6.6 Aplique el teorema de DeMorgan a los siguientes
trminos dados como complemento de sumas:
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 93
3.7.- EXPRESIONES EN FORMAS CANONICAS. Cada uno de los trminos de las expresiones Booleanas, bin sea
que estn dados como suma de productos o como producto de sumas,
se pueden representar por su valor en decimal dentro de una funcin .
Esto es lo que se denomina forma cannica de una funcin.
Cuando se seleccionan los trminos expresados en su forma
cannica como suma de producto, en una ecuacin Booleana , se les
llama " mintrminos " y se designa como " mi ". Si los trminos
que se toman son aquellos que generan una funcin como producto de
sumas, se le llaman "Maxtrminos", y se representan con " Mi ".
En la tabla T-3.7.1 se observa la cantidad de mintrminos y
maxtrminos que pueden generar tres variables (A,B y C):
T- 3.7.1
Cuando se desea formar una expresin Booleana como suma de
productos, se colocan aquellos mitrminos, es decir, donde la funcin
sea "1". Por el contrario, si se desea formar una expresin dada como
producto de sumas, se consideran solo los maxtrminos, es decir,
donde la funcin sea cero " 0 ".
EJEMPLO 3.7.1 Extraiga la expresin en mintrminos y maxtrminos de la
funcin que se explica con su tabla de la verdad acontinuacin.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 94
FIGURA # 3.13.
La funcin expresada en mintrminos queda de la suguiente
forma:
f(A,B,C)=m (0,2,3,6).
El simbolo significa sumatoria de todos los mintrminos sealados, que es lo mismo decir suma de producto. Una vez obtenida
esta ecuacin se lleva a la expresin Booleana correspondiente.
En maxtrminos se tiene la expresin:
f(A,B,C,) = M(1,4,5,7) El smbolo implica que todos los maxtrminos van multiplicandose,
es decir , la funciones el producto de sumas:
Cabe resear aqu, que esta ltima ecuacin genera los mismos
resultados que la dada como suma de productos.(Compruebelo
introduciendo todos los valores de la tabla de la verdad indicada). las
sumas se hacen con la intencin de que cada una de cero como
resultado de cada combinacin correspodiente al valor de la funcin.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 95
3.8.- EXPANSION DE UNA FUNCION. De igual manera, en cualquier expresin Booleana que est
minimizada se le encuentra su forma cannica expandida, bien sea en
mintrminos o maxtrminos. Para ello existen dos mtodos que se
pueden utilizar; uno, por medio del empleo de la tabla de la verdad, y
otro utilizando las reglas del Algebra de Boole.
A continuacin se darn varios ejemplos de ambos mtodos.
EJEMPLO 3.8.1. Encontrar la forma cannica dada en mintrmino, la siguiente
expresin:
Como se observa, intervienen cuatro variables que pueden
formar 16 combinaciones posibles, es decir, existiran 16 mintrminos.
Entoces aplicando la ley de Boole sealada se obtiene:
Entoces la funcin expandida en minterminos se expresa:
f(a,b,c,d)= m(o,1,2,3,5,7,10,14)
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 96
La expansin en maxtrminos corresponde a los nmeros en
decimal que complementa a la expresin anterior:
f(a,b,c,d) = M (4,6,8,9,11,12,13,15)
EJEMPLO 3.8.2. Encontrar la forma cannica, dada en maxtrmino, a la
siguiente expresin Booleana:
Como en el ejemplo 3.7.3, existen cuatro variables, es
decir que se tienen 16 combinaciones posibles qu entran en
juego para que la funcin sea verdadera. Para expandirla a
maxtrmino se utiliza la ley del complemento en el producto, es
decir, se sustituyen los literales que no aparecen en los trminos
por la expresin equivalente a :
Entoces se tiene:
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 97
3.9.- COMPUERTAS NAND . A veces resulta mas barato el hecho de usar un solo tipo de
compuerta a la hora de implementar un circuito para que haga una
funcin determinada, en vez de realizar el circuito de la manera como
tradicionalmente lo hemos venido haciendo, es decir, con varias
compuertas. Las compuertas NAND son tiles , al igual que las NOR,
que se estudiaran en el prximo tema, para realizar este tipo de
trabajo.
La compuerta NAND, es el resultado de complementar la
compuerta AND ( NOT-AND); es decir, como la funcin de una
compuerta AND viene dada por X= A.B , entonces:
FIGURA # 3.13.
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 98
Smbolo lgico:
FIGURA # 3.14.
3.9.1.- NAND COMO INVERSORA. Si se hace una entrada como uno lgico "1"., se tiene:
FIGURA 3.14.
3.9.2.- NAND USADA COMO COMPUERTA AND. Se recurre a la Ley de Involucin, que dice:
Si se tiene, por lo tanto, una funcin como F=A.B,
entonces:
Lo que implica que se puede representar circuitalmente como:
FIGURA 3.15.
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 99
3.9.3.- NAND COMO COMPUERTA OR. Si apartir de una funcin OR: F= A+B, se le aplica la
ley de potenciacin, y luego se resuelve por medio del teorema
de DeMOrgan, se tiene:
Cuya representacin circuital viene dada de la siguiente forma:
FIGURA 3.16.
Esta propiedad de las compuertas NAND, es la mas til
para representar otras funciones.
3.9.4.-NAND COMO COMPUERTA UNIVERSAL. a.- Sea la siguiente funcin: F= A.B + C.
Aplicando la ley de potenciacin y desarrollando con elteorema
de DeMorgan, se tiene:
El logigrama sera:
FIGURA 3.17.
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 100
b.- Sea la siguiente funcin:
El circuito queda de la forma:
FIGURA # 3.18.
EJERCICIO 3.9.
Representar circuitalmente con compuertas NAND las
funciones lgicas dadas a continuacin.
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 101
3.10.- COMPUERTAS NOR . Como su nombre loindica, la compuerta NOR viene a ser la
negada de la compuerta OR (NOT-OR). La tabla de la verdad y su
smbolo lgico es el representado en la figura dada a continuacin.
FIGURA # 3.19.
3.10.1.- NOR COMO INVERSORA. Al igual que las compuertas NAND, las NOR se pueden
utilizar como inversoras:
FIGURA # 3.20.
3.10.2. NOR USADA COMO AND. Como la funcin AND viene dada de la forma:
F= A.B.
Entonces, aplicando involucin, se tiene:
El cual, su representacin circuital viene dada de la siguiente
forma:
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 102
FIGURA # 3.21.
3.10.3. NOR COMO COMPUERTA OR Como la funcin OR viene dada de la forma:
F = A + B
Entonces:
Cuyo circuito lgico es:
FIGURA # 3.22.
3.10.4.-COMPUERTA NOR COMO ELEMENTO
UNIVERSAL. Al igual a como se hizo con las compuertas NAND,
cualquier funcin se pude representar circuitalmente con
compuertas NOR. Sean los ejemplos siguientes:
a.- Se desea representar circuitalmente con compuertas
NOR , la funcin dada a continuacin:
Entonces, aplicando la ley de potenciacin y teorema de
DeMorgan se tiene,
Lo cual se tiene:
FIGURA # 3.23.
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 103
b.- Se desea representar circuitalmente con compuertas
NOR , la funcin dada a continuacin:
Entonces, aplicando la ley de potenciacin y teorema de
DeMorgan se tiene,
Lo cual se tiene:
FIGURA # 3.24.
EJERCICIO 3.10.
Representar circuitalmente las siguientes funciones con
compuertas NOR.
a.-
b.-
c.-
3.11.- LA FUNCION OR EXCLUSIVA (OREX). Dentro de las expresiones Booleanas existe otra funcin bsica,
llamada OR exclusiva, que dada en trminos de dos variables (A y B)
se puede deducir mediante la siguiente tabla de la verdad:
FIGURA # 3.25.
La tabla de la verdad anterior, indica que la funcin ser uno,
si y solo si, exclusivamente la variable A es uno la B es uno.
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 104
El circuito equivalente realizado con un arreglo AND-OR, viene
dado en la figura 3.26.
FIGURA # 3.26.
Su smbolo lgico:
FIGURA # 3. 27.
3.10.1.- LA FUNCION NOR-EX. Consiste en complementar la funcin OREX, de la
forma:
Sea,
Recurriendo al teorema de DeMorgan, se tiene,
Aplicando propiedad distributiva,
Su circuito equivalente:
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 105
FIGURA # 3.28.
Smbolo lgico:
FIGURA # 3.29.
3.10.2. LA COMPUERTA OREX COMO
ELEMENTO UNIVERSAL Existen funciones donde es preferible usar las
compuertas OREX para la construccin del circuito,con la
finalidad de que sea ms econmico, ya que con arreglos AND-
OR se utilizaran mas circuitera.
Sea la siguiente funcin; puede comprobar que es
imposible obtener un resultado ptimo con la misma aplicando
las reglas hasta aqu conocidas:
Aplicando propiedad distributuva:
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 106
El circuito viene dado por la figura:
FIGURA # 3.30.
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 107
EJERCICIOS:
3.1.- Construya una tabla de la verdad para cada una de las siguientes
expresiones:
3.2.- Dada las siguientes oraciones, representelas a trav de una expresin
Booleana:
a.- Si no llueve maana, estudiar lgicas.
b.- Pedro ve televisin, si es un dia par del mes, o si es jueves.
c.- Carlos lee el peridico, si ha terminado de jugar football o si
est cansado.
3.3.- Dada la siguiente tabla de la verdad, para cada funcin, represente la
expresin Booleana como:
a.- Suma de producto.
b.- Producto de suma.
c.- Circuitalmente.
FIGURA # 3.31.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 108
3.4.- Escribir una expresin Booleana para cada uno de los siguientes
circuitos lgicos:
FIGURA # 3.32.
3.5.- Utilizando las leyes y teoremas del algebra de Boole, simplificar, tanto
como sea posible, las siguientes expresiones:
3.6.- Escriba una expresin Booleana dada las siguientes oraciones:
a). X es uno (1), si solo si, A y B es uno, o A y B son cero.
b).- Y es uno, si solo si, a,b y c son cero (0), si solo uno de ellos es
uno.
c).- F es cero cuando solo xiste un par de uno en las posibles
combinaciones de: A,B,C y D.
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ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 109
6.7.- Dados los siguientes circuitos, escribir una expresin lgica, extraer
sus mintrminos, maxtrminos y tabla de la verdad.
3.8.- Aplique el teorema de DeMorgan a cada una de las siguientes
expresiones.
3.9.- Implemente circuitalmente, utilizando compuertas NAND, las
siguientes expresiones.
-
ALGEBRA DE BOOLE PAGINA Nro. 110
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS.
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