El SN74LS86N es un circuito integrado lógico que implementa cuatro compuertas XOR de 2 entradas en un encapsulado DIP de 14 pines. Cada compuerta realiza la función lógica exclusiva (XOR), donde la salida es alta (1) únicamente cuando las entradas son diferentes. Pertenece a la familia TTL de baja potencia (LS), garantizando rapidez y confiabilidad en una amplia variedad de aplicaciones digitales.
Características principales:
- 4 compuertas XOR de 2 entradas: Permite realizar múltiples operaciones lógicas exclusivas en paralelo.
- Alta velocidad: Tiempo de propagación típico de 11 ns, ideal para sistemas de alta frecuencia.
- Compatibilidad TTL: Diseñado para integrarse fácilmente con otros dispositivos lógicos TTL.
- Bajo consumo de energía: Tecnología TTL de baja potencia.
Funciones lógicas
La operación XOR sigue la ecuación lógica:
Y=A⊕B=(A‾⋅B)+(A⋅B‾)\text{Y} = \text{A} \oplus \text{B} = (\overline{A} \cdot B) + (A \cdot \overline{B})
Donde:
- La salida YY es alta (1) si las entradas AA y BB son diferentes.
- La salida YY es baja (0) si las entradas AA y BB son iguales.
Especificaciones técnicas
- Voltaje de operación: 4.75V a 5.25V.
- Tiempo de propagación típico: 11 ns (máximo 15 ns).
- Consumo de corriente típico: 4 mA.
- Temperatura de operación: De 0°C a 70°C.
- Encapsulado: DIP de 14 pines.
Preguntas Frecuentes
¿Cuál es la diferencia fundamental entre una compuerta XOR (como esta) y una compuerta OR?
La diferencia está en cómo manejan el caso en que ambas entradas son verdaderas (ALTO).
- Compuerta OR: La salida es ALTA si una O la otra, O AMBAS entradas son ALTAS. Se podría traducir como «al menos una es verdadera».
- Compuerta XOR (OR Exclusiva): La salida es ALTA solo si una O la otra, PERO NO AMBAS entradas son ALTAS. Se traduce como «exactamente una es verdadera». [56, 57]
Esta característica de «exclusividad» es lo que le da a la compuerta XOR sus aplicaciones únicas en la lógica digital.
¿Para qué se usa una compuerta XOR en un proyecto práctico?
La compuerta XOR es un bloque de construcción fundamental en muchos circuitos digitales, especialmente para:
- Sumadores Binarios (Adders): Es el componente clave para construir un «semi-sumador» (half-adder). La salida de la suma de dos bits es precisamente la operación XOR. [58, 60]
- Comparadores de Igualdad: Al pasar una XOR por una compuerta NOT (creando una XNOR), obtienes un comparador simple. La salida será ALTA solo si las dos entradas son idénticas. [59]
- Generadores de Paridad: Se usan para detectar errores en la transmisión de datos.
- Cifrado Simple: La operación XOR es su propio inverso, lo que la hace útil en algoritmos de cifrado básicos.
¿Puedo usar este chip como un inversor o «buffer» controlado?
Sí, esta es una de sus propiedades más interesantes. Puedes usar una compuerta XOR como un inversor programable.
- Una de las entradas (ej. pin A) se usa como la entrada de control.
- La otra entrada (ej. pin B) es tu línea de datos.
El funcionamiento es el siguiente:
- Si la entrada de control (A) está en BAJO (0), la salida será igual a tu línea de datos (B). Actúa como un buffer.
- Si la entrada de control (A) está en ALTO (1), la salida será la versión invertida de tu línea de datos (B). Actúa como un inversor NOT.
¿Cómo conecto los pines para usar una de las cuatro compuertas?
El chip contiene 4 compuertas XOR idénticas e independientes. Para usar una, el proceso es:
- Alimentar el Chip: Conecta el pin VCC (Pin 14) a una fuente de 5V y el pin GND (Pin 7) a tierra.
- 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 del 74LS86 para ver las conexiones de las otras tres compuertas.
Este chip es de la familia TTL. ¿Qué precauciones debo tener al conectarlo?
Debes tener en cuenta dos características clave de la lógica TTL como la serie 74LS:
- Voltaje de Alimentación: Requiere una fuente de alimentación regulada y estable de 5V. No funcionará con 3.3V.
- Entradas Flotantes: Una entrada TTL que se deja sin conectar (flotante) se comporta como si estuviera en un nivel lógico ALTO (1). Aunque esto puede parecer útil, es una mala práctica de diseño porque la entrada es susceptible al ruido. Para un funcionamiento fiable, siempre debes conectar las entradas no utilizadas a un estado lógico definido (generalmente VCC o GND).
¿Cómo se compara la velocidad de este chip (74LS86) con una versión CMOS (como el CD4070)?
La principal diferencia es la velocidad versus el consumo de energía:
- 74LS86 (TTL – este modelo): Es significativamente más rápido, con un tiempo de propagación de alrededor de 11 ns. Sin embargo, consume más energía. Es la elección correcta para sistemas donde la velocidad de operación es crítica.
- CD4070 (CMOS): Es mucho más lento (tiempo de propagación de cientos de nanosegundos), pero su consumo de energía en estado estático es casi nulo. Es ideal para aplicaciones de baja velocidad alimentadas por batería.
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