Compuerta Lógica NAND CD4011BE

Una compuerta NAND (o «NO Y») es una compuerta lógica que entrega una salida ALTA (1) en todos los casos, excepto cuando ambas de sus entradas están en estado ALTO (1), momento en el que su salida es BAJA (0). Se le llama «compuerta universal» porque, combinando únicamente compuertas NAND, puedes construir cualquier otra función lógica básica (AND, OR, NOT, XOR, etc.). Esto la convierte en uno de los bloques de construcción más versátiles y fundamentales de la electrónica digital.

La tecnología CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) de la serie 4000, como este CD4011BE, ofrece dos ventajas clave sobre la lógica TTL (Transistor-Transistor Logic) de la serie 74xx:

• Bajo Consumo de Energía: Los circuitos CMOS consumen una cantidad de energía casi insignificante cuando están en un estado estático (sin cambiar de estado). Esto los hace ideales para proyectos alimentados por baterías.
• Amplio Rango de Voltaje de Alimentación: Este chip puede operar de forma fiable con voltajes desde 3V hasta 18V, lo que te da una enorme flexibilidad para integrarlo en sistemas de 3.3V, 5V, 9V o 12V. La lógica TTL, en cambio, requiere un suministro muy estricto de 5V.

El chip contiene 4 compuertas idénticas e independientes. Para usar una, necesitas:

1. Alimentar el Chip: Conecta el pin VDD (Pin 14) a tu voltaje positivo (ej. 5V) y el pin VSS (Pin 7) a tierra (GND). Esto alimenta todo el chip.
2. Conectar una Compuerta: Por ejemplo, para usar la primera compuerta, conecta tus dos señales de entrada a los Pines 1 y 2. La salida de esa compuerta la obtendrás en el Pin 3. Puedes consultar el «pinout» del datasheet para ver las conexiones de las otras tres compuertas.

Es muy sencillo y es el primer paso para entender su universalidad. Para crear una compuerta NOT, simplemente une las dos entradas de una compuerta NAND. La señal que apliques a esta entrada unida aparecerá invertida en la salida. Por ejemplo, puedes conectar los pines 1 y 2 juntos, y esa será tu nueva entrada de la compuerta NOT, con la salida en el pin 3.

Necesitas dos compuertas NAND. Una compuerta AND es simplemente una NAND seguida de un inversor (NOT). El circuito sería:

1. Usa la primera compuerta NAND de forma normal (entradas en pines 1 y 2, salida en pin 3).
2. Usa una segunda compuerta NAND como un inversor NOT (une sus entradas, pines 5 y 6).
3. Conecta la salida de la primera compuerta (pin 3) a la entrada unida de la segunda (pines 5 y 6).

La salida de la segunda compuerta (en el pin 4) será ahora la función AND de las entradas originales.

No, nunca debes dejar flotando las entradas de una compuerta CMOS. A diferencia de la lógica TTL, una entrada CMOS flotante puede oscilar, haciendo que la salida cambie erráticamente y, lo más importante, causando que el chip consuma una cantidad de corriente excesiva, lo que puede llevar a su sobrecalentamiento y destrucción. La práctica correcta es conectar todas las entradas no utilizadas a un estado lógico definido, ya sea a VDD (positivo) o a VSS (tierra).

Sí, extremadamente sensible. La tecnología CMOS es muy susceptible a ser dañada por descargas de electricidad estática. Antes de manipular el chip, asegúrate de haber descargado cualquier estática de tu cuerpo tocando un objeto metálico grande conectado a tierra (como el chasis de un computador enchufado pero apagado). Es una buena práctica de laboratorio trabajar sobre una alfombrilla antiestática y usar una pulsera antiestática al manipular este tipo de circuitos integrados.