Portas Lógicas

Angelo Luis Ferreira | 01/02/2025 Acessos: 70

1. Portas Lógicas em Circuitos Digitais

Os circuitos digitais são desenvolvidos a partir de portas lógicas, que representam funções lógicas por meio de entradas e saídas binárias (0 e 1). Essas portas são a base da eletrônica digital, pois permitem a construção de operações lógicas essenciais para o funcionamento de computadores, sistemas embarcados, microprocessadores, memórias e diversos dispositivos eletrônicos.

Circuito digital é um tipo de circuito eletrônico projetado para processar e manipular sinais digitais, ou seja, sinais que possuem apenas dois estados possíveis: ligado (1) ou desligado (0). Esses estados correspondem a níveis de tensão elétrica, geralmente representados como alto (Vcc) e baixo (GND). Os circuitos digitais são fundamentais na eletrônica moderna e estão presentes em computadores, celulares, calculadoras, sistemas de automação, microcontroladores, memórias e diversos dispositivos eletrônicos.

As portas lógicas possuem uma representação simbólica para facilitar a interpretação e o desenvolvimento de projetos digitais. Elas seguem os mesmos princípios da álgebra booleana, utilizada para definir o comportamento lógico dessas operações.

A seguir, serão apresentadas as principais portas lógicas, suas operações, expressões matemáticas, símbolos e tabelas-verdade.

1.1. Porta Lógica AND (E)

A porta lógica AND é um dos blocos fundamentais da eletrônica digital. Sua função é representar a operação lógica de multiplicação booleana. Em termos simples, a saída da porta AND só será 1 (verdadeira) se todas as entradas também forem 1.

📌 Regras da porta AND:

• A saída será 1 (Verdadeiro) apenas se todas as entradas forem 1.
• Se qualquer entrada for 0, a saída será 0 (Falso).

1️⃣ Expressão booleana:

Obs.:

- O ponto "•" representa a operação lógica AND (E).

- Lê-se: S é igual a A e B

2️⃣ Símbolo lógico:

A representação esquemática da porta AND é um semicírculo com duas ou mais entradas e uma única saída:

3️⃣ Tabela-Verdade da porta AND:

📌 Conclusão

A porta lógica AND (E) é essencial em circuitos digitais, pois permite a criação de lógicas de controle, como acionamento de dispositivos quando todas as condições são atendidas. Seu uso é comum em microcontroladores, CLPs e eletrônica digital.

1.2. Porta Lógica OR (OU)

A porta lógica OR (OU) é um dos blocos fundamentais da lógica digital. Ela realiza a adição lógica entre duas ou mais entradas, produzindo um resultado lógico na saída.

📌 Regras da porta OR:

• A saída será 1 (Verdadeiro) se pelo menos uma das entradas for 1.
• A saída será 0 (Falso) somente se todas as entradas forem 0.

1️⃣ Expressão booleana:

Obs.:

- O sinal " + " representa a operação lógica OR (OU).

- Lê-se: S é igual a A ou B.

2️⃣ Símbolo lógico:

A representação esquemática da porta OR tem um formato curvado, com duas ou mais entradas e uma única saída:

3️⃣ Tabela-Verdade da porta OR:

📌 Conclusão

A porta lógica OR (OU) é muito útil para sistemas de acionamento, pois permite que um dispositivo seja ativado se pelo menos uma das condições for atendida. É amplamente usada em sistemas digitais, microcontroladores e circuitos de controle.

1.3. Porta Lógica NOT (Negação) 

A porta lógica NOT, também chamada de inversor, é um dos blocos fundamentais da lógica digital. Sua função é inverter o valor lógico da entrada.

📌 Regras da porta NOT:

• Se a entrada for 0 (Falso), a saída será 1 (Verdadeiro).
• Se a entrada for 1 (Verdadeiro), a saída será 0 (Falso).

1️⃣ Expressão booleana:

Obs.: O traço acima da variável A indica a negação (inversão).

2️⃣ Símbolo lógico:

A representação da porta NOT é um triângulo seguido de um pequeno círculo (representando a inversão).

3️⃣ Tabela-Verdade da porta NOT:

📌 Conclusão

A porta lógica NOT (Negação) é um componente essencial em circuitos digitais, sendo usada para inverter sinais, criar sistemas de controle e modificar a lógica de outros circuitos combinacionais e sequenciais.

1.4. Porta Lógica NAND (NÃO E)

A porta lógica NAND (NOT AND ou NÃO-E) é uma variação da porta AND com uma inversão na saída. Ela é uma das portas mais importantes da eletrônica digital, pois pode ser usada para construir qualquer outra porta lógica.

📌 Regras da porta NAND:

• A saída será falsa (0) apenas quando todas as entradas forem verdadeiras (1).
• Se qualquer entrada for 0, a saída será 1.

1️⃣ Expressão booleana:

Obs.:

- A saída S é a negação do resultado da porta AND.

- Primeiro deve-se determinar A.B e , em seguida, a inversão (negação) do resultado.

2️⃣ Símbolo lógico:

A porta NAND tem o mesmo símbolo da porta AND, mas com um círculo na saída, indicando a inversão. A porta NAND pode ter duas ou mais entradas e apenas uma única saída.

Para impletarmos esta porta lógica, podemos uma usar uma porta AND e uma IVERSORA, esquematizada conforme a figura abaixo:

3️⃣ Tabela-Verdade da porta NAND:

📌 Conclusão

A porta lógica NAND (NÃO-E) é amplamente usada em circuitos digitais devido à sua versatilidade. Com ela, podemos construir qualquer outra porta lógica, tornando-a essencial para projetos eletrônicos e sistemas computacionais.

1.5. Porta Lógica NOR (NÃO OU)

A porta NOR é uma combinação de uma porta OR (OU) seguida de uma porta NOT (Inversora). Isso significa que a NOR nega a saída da OR, ou seja, a saída será 1 apenas se todas as entradas forem 0.

📌 Regra da porta NOR:

• A saída será 1 apenas quando ambas as entradas forem 0.

1️⃣ Expressão booleana:

Obs.:

- A saída S é a negação do resultado da porta OR.

- Primeiro deve-se determinar soma lógia das entradas A+B e , em seguida, a inversão (negação) do resultado.

2️⃣ Símbolo lógico:

A porta NOR tem o mesmo símbolo da porta OR, mas com um círculo na saída, indicando a inversão. A porta NOR pode ter duas ou mais entradas e apenas uma única saída.

Para impletarmos esta porta lógica, podemos uma usar uma porta OR e uma IVERSORA, esquematizada conforme a figura abaixo:

3️⃣ Tabela-Verdade da porta NOR:

📌 Conclusão

A porta lógica NOR é uma das portas fundamentais da eletrônica digital e pode ser usada para criar qualquer outra porta lógica, tornando-se um bloco essencial no design de circuitos. Sua característica principal é fornecer uma saída 1 apenas quando todas as entradas forem 0, sendo o inverso da porta OR.

1.6. Porta Lógica XOR (OU Exclusivo)

A porta lógica XOR (OU Exclusivo) é um tipo especial de porta lógica que só retorna 1 quando as entradas são diferentes. Em outras palavras, sua saída será 1 quando apenas uma das entradas for 1 e 0 quando ambas forem iguais (0 ou 1).

📌 Regra da XOR:

• A saída será 1 quando as entradas forem diferentes.
• A porta XOR pode ter apenas 2 entradas e uma saída.

1️⃣ Expressão booleana:

Obs.:

- A saída S será 1 quando uma das entradas for 1, mas não ambas.

Representação booleana alternativa:

2️⃣ Símbolo lógico:

O símbolo da porta XOR é semelhante ao da OR, mas com uma curva extra antes da entrada. A porta XOR pode ter apenas duas e uma única saída.

Para impletarmos esta porta lógica, podemos uma usar duas portas IVERSORAS, duas portas AND e uma porta OR, esquematizadas conforme a figura abaixo:

 3️⃣ Tabela-Verdade da porta XOR:

📌 Conclusão

A porta lógica XOR é uma das mais utilizadas na eletrônica digital, pois permite detectar diferenças entre sinais, sendo aplicada em comparadores, somadores binários e circuitos de paridade. Sua principal característica é que sua saída será 1 quando as entradas forem diferentes, o que a torna útil para sistemas que precisam de tomada de decisão com base em duas condições distintas.

1.7. Porta Lógica XNOR (OU Exclusivo Negado)

A porta lógica XNOR (OU Exclusivo Negado) é o inverso da porta XOR. Ou seja, ela só retorna 1 quando as entradas forem iguais (0 e 0 ou 1 e 1) e 0 quando as entradas forem diferentes.

📌 Regra da XNOR:

• A saída será 1 quando as entradas forem iguais.
• A porta XNOR pode ter apenas 2 entradas e uma saída.

1️⃣ Expressão booleana:

Obs.:

- A saída S será 1 apenas quando as entradas forem iguais.

Representação booleana alternativa:

2️⃣ Símbolo lógico:

O símbolo da porta XNOR é semelhante ao da XOR, mas com um pequeno círculo na saída, indicando a negação:

Para impletarmos esta porta lógica, podemos uma usar duas portas IVERSORAS, duas portas AND e uma porta OR, esquematizadas conforme a figura abaixo:

 3️⃣ Tabela-Verdade da porta XNOR:

📌 Conclusão

A porta lógica XNOR é extremamente útil em circuitos onde é necessário verificar se dois sinais são iguais. Ela é amplamente utilizada em comparadores de paridade, somadores binários e sistemas de controle digital.

• Saída 1 quando as entradas forem iguais (00 ou 11).
• Saída 0 quando as entradas forem diferentes (01 ou 10).
• Aplicada em comparadores lógicos e circuitos de verificação de erro.

Tabela Resumo das Portas Lógicas