En lógica digital, un inversor o puerta NOT es una puerta lógica que implementa la negación lógica . Produce un bit opuesto al bit que se le pone. Los bits normalmente se implementan como dos niveles de voltaje diferentes .
La puerta NOT genera un cero cuando se le da un uno y un uno cuando se le da un cero. Por tanto, invierte sus entradas. Coloquialmente, esta inversión de bits se denomina "voltear" bits. [1] Como ocurre con todas las puertas lógicas binarias, se pueden utilizar otros pares de símbolos, como verdadero y falso, o alto y bajo, en lugar de uno y cero.
Es equivalente al operador de negación lógica (¬) en lógica matemática . Debido a que tiene una sola entrada, es una operación unaria y tiene el tipo de tabla de verdad más simple . También se llama puerta del complemento [2] porque produce el complemento a unos de un número binario, intercambiando ceros y unos.
La puerta NOT es una de las tres puertas lógicas básicas a partir de las cuales se puede construir cualquier circuito booleano . Junto con la puerta AND y la puerta OR se puede implementar cualquier función en matemáticas binarias. Todas las demás puertas lógicas pueden construirse a partir de estas tres. [3]
Los términos "inversor programable" o "inversor controlado" no se refieren a esta puerta; en cambio, estos términos se refieren a la puerta XOR porque puede funcionar condicionalmente como una puerta NOT. [1] [3]
El símbolo tradicional de un circuito inversor es un triángulo que toca un pequeño círculo o "burbuja". Las líneas de entrada y salida están adjuntas al símbolo; la burbuja normalmente está unida a la línea de salida. Para simbolizar la entrada activa-baja , a veces la burbuja se coloca en la línea de entrada. [4] A veces sólo se utiliza la parte circular del símbolo y se adjunta a la entrada o salida de otra puerta; los símbolos para NAND y NOR se forman de esta manera. [3]
Una barra o línea superior ( ‾ ) encima de una variable puede indicar negación (o inversión o complemento) realizada por una puerta NOT. [4] También se utiliza una barra diagonal (/) antes de la variable. [3]
Un circuito inversor genera un voltaje que representa el nivel lógico opuesto a su entrada. Su función principal es invertir la señal de entrada aplicada. Si la entrada aplicada es baja, la salida se vuelve alta y viceversa. Los inversores se pueden construir utilizando un solo transistor NMOS o un solo transistor PMOS acoplado con una resistencia . Dado que este método de "drenaje resistivo" utiliza sólo un único tipo de transistor, se puede fabricar a bajo costo. Sin embargo, debido a que la corriente fluye a través de la resistencia en uno de los dos estados, la configuración de drenaje resistivo tiene desventajas en cuanto al consumo de energía y la velocidad de procesamiento. Alternativamente, los inversores se pueden construir utilizando dos transistores complementarios en una configuración CMOS . Esta configuración reduce en gran medida el consumo de energía ya que uno de los transistores siempre está apagado en ambos estados lógicos. [5] La velocidad de procesamiento también se puede mejorar debido a la resistencia relativamente baja en comparación con los dispositivos de tipo solo NMOS o solo PMOS. Los inversores también se pueden construir con transistores de unión bipolar (BJT) en una configuración de lógica de resistencia-transistor (RTL) o de lógica de transistor-transistor (TTL).
Los circuitos electrónicos digitales funcionan a niveles de voltaje fijos correspondientes a un 0 o 1 lógico (ver binario ). Un circuito inversor sirve como puerta lógica básica para intercambiar entre esos dos niveles de voltaje. La implementación determina el voltaje real, pero los niveles comunes incluyen (0, +5V) para circuitos TTL.
El inversor es un componente básico de la electrónica digital. Los multiplexores, decodificadores, máquinas de estado y otros dispositivos digitales sofisticados pueden utilizar inversores.
El inversor hexagonal es un circuito integrado que contiene seis ( hexa ) inversores. Por ejemplo, el chip TTL 7404 que tiene 14 pines y el chip CMOS 4049 que tiene 16 pines, 2 de los cuales se usan para alimentación/referencia y 12 de los cuales se usan para las entradas y salidas de los seis inversores (el 4049 tiene 2 pines sin conexión).
es la representación analítica de NOT puerta:
Si no hay puertas NOT específicas disponibles, se puede crear una a partir de las puertas NAND o NOR universales , [6] o una puerta XOR configurando una entrada en alto.
La calidad del inversor digital a menudo se mide utilizando la curva de transferencia de voltaje (VTC), que es una gráfica del voltaje de salida versus el voltaje de entrada. A partir de dicho gráfico, se pueden obtener los parámetros del dispositivo, incluida la tolerancia al ruido, la ganancia y los niveles de lógica operativa.
Idealmente, el VTC aparece como una función de paso invertido (esto indicaría un cambio preciso entre encendido y apagado ), pero en dispositivos reales existe una región de transición gradual. El VTC indica que para un voltaje de entrada bajo, el circuito genera un voltaje alto; para una entrada alta, la salida disminuye hacia el nivel bajo. La pendiente de esta región de transición es una medida de calidad: las pendientes pronunciadas (cerca de la vertical) producen cambios precisos.
La tolerancia al ruido se puede medir comparando la entrada mínima con la salida máxima para cada región de operación (encendido/apagado).
Dado que la región de transición es pronunciada y aproximadamente lineal, se puede utilizar una puerta lógica digital inversora CMOS correctamente polarizada como amplificador lineal analógico de alta ganancia [7] [8] [9] [10] [11] o incluso combinarse para formar un opamp . [12] La ganancia máxima se logra cuando los puntos operativos de entrada y salida tienen el mismo voltaje, que se puede polarizar conectando una resistencia entre la salida y la entrada. [13]
