Compuerta lógica NOT (Circuito Integrado SN74LS04) 7404 74LS04 7404

La 74LS04 (también conocida como 7404) es un circuito integrado fundamental en la electrónica digital que contiene seis compuertas lógicas NOT (inversores) independientes. Se alimenta con +5 V (4,75–5,25 V) y cada compuerta realiza la operación booleana de negación: Y = ¬A. Esto significa que si la entrada es "1" (ALTO), la salida será "0" (BAJO), y viceversa.

Este componente de la serie 74LS (Low-power Schottky) es indispensable en proyectos con Arduino, microcontroladores y cualquier sistema digital donde se necesite invertir una señal lógica.

¿Qué es la 74LS04?

La 74LS04 es un inversor séxtuple de baja potencia (serie LS). Sus características principales son:

• Seis compuertas NOT (inversores) independientes.
• Bajo consumo de energía.
• Alta velocidad de conmutación.
• Compatible con niveles lógicos TTL estándar (5V).
• Cada compuerta tiene una sola entrada y una sola salida.

Su función principal es simple pero crucial: invertir una señal digital.

Funcionamiento Básico y Tabla de Verdad

Cada inversor en el 74LS04 sigue una lógica muy sencilla: la salida es siempre el estado opuesto de la entrada. La operación booleana se expresa como Y = A'.

Tabla de verdad para cada compuerta NOT:

Funcionamiento interno: Como parte de la familia TTL Schottky de baja potencia, utiliza transistores y diodos Schottky para lograr una conmutación rápida con un retardo de propagación típico de unos 10 nanosegundos.

Pinout y Conexiones

El 74LS04 se presenta en un encapsulado DIP de 14 pines con la siguiente configuración:

• Pin 7: GND (Tierra)
• Pin 14: VCC (+5V)
• Compuertas organizadas así:
  • Puerta 1: Entrada (Pin 1), Salida (Pin 2)
  • Puerta 2: Entrada (Pin 3), Salida (Pin 4)
  • Puerta 3: Entrada (Pin 5), Salida (Pin 6)
  • Puerta 4: Entrada (Pin 9), Salida (Pin 8)
  • Puerta 5: Entrada (Pin 11), Salida (Pin 10)
  • Puerta 6: Entrada (Pin 13), Salida (Pin 12)

Especificaciones Técnicas Detalladas

Variantes del Componente

Existen varias versiones del inversor 7404, compatibles con diferentes familias lógicas:

• SN7404/SN74LS04: Versiones TTL originales para 5V.
• SN74HC04: Versión CMOS de alta velocidad, opera de 2V a 6V con un consumo mucho menor.
• SN74HCT04: Versión CMOS con entradas compatibles con niveles TTL, ideal para interactuar entre lógicas de 3.3V y 5V.
• Otras variantes: 74F04 (Muy Alta Velocidad), 74AC04 (CMOS Avanzado).

Aplicaciones Prácticas

Casos de uso con Arduino y microcontroladores

La 74LS04 es extremadamente versátil:

• Inversión de señal: Su uso más común. Si una señal de un sensor es activa en bajo, se puede usar un 7404 para convertirla a activa en alto.
• Osciladores: Se pueden construir osciladores de onda cuadrada (astables) simples usando una o tres compuertas NOT en un bucle con una resistencia y un condensador.
• Control de LEDs: Para encender un LED cuando una señal está en BAJO y apagarlo cuando está en ALTO.
• Buffer o amplificador de corriente: Aunque no es su función principal, una compuerta puede "refrescar" una señal débil.

Ejemplo de circuito básico

Circuito de ejemplo: Un pulsador (S1) con una resistencia pull-up (R1) controla la entrada de la compuerta. La salida Y controla un LED con una resistencia (R2). Cuando el pulsador no está presionado, la entrada es "1", la salida es "0" y el LED está apagado. Al presionar el pulsador, la entrada pasa a "0", la salida a "1" y el LED se enciende.

Conexiones del circuito:

• VCC = +5V al pin 14
• GND al pin 7
• Resistencia de 10kΩ a VCC (pull-up) en la entrada (Pin 1).
• Pulsador conecta la entrada a GND.
• La salida (Pin 2) se conecta a un LED con una resistencia de 220Ω a GND.

Consideraciones importantes al usarla

• Entradas no utilizadas: Las entradas de las compuertas TTL no utilizadas nunca deben dejarse flotando. Conéctalas a VCC o GND, directamente o a través de una resistencia.
• Compatibilidad de voltaje: La 74LS04 es un dispositivo de 5V. Para sistemas de 3.3V, la variante 74HCT04 es la opción más segura.

Comparaciones con otras compuertas

• 74LS08 (AND): Realiza una operación Y=A·B.
• 74LS32 (OR): Realiza una operación Y=A+B.
• Buffer (ej. 74LS244): No invierte la señal, solo la amplifica o la aísla. La salida es igual a la entrada (Y=A).

Recursos Prácticos

• Datasheet SN74LS04 (Texas Instruments): [Hex Inverters]
• Datasheet SN74HC04 (Texas Instruments): [Hex Inverters - CMOS]
• Simulaciones: Tinkercad, Falstad y otros simuladores son excelentes para probar circuitos con el 7404.

Preguntas Frecuentes (FAQ)

¿Qué compuerta es el 7404? El 7404 (o 74LS04) es un circuito integrado que contiene seis compuertas lógicas NOT (inversores).

¿Cuál es la tabla de verdad de la 7404? La tabla de verdad para cada inversor es simple: si la entrada es 0, la salida es 1. Si la entrada es 1, la salida es 0.

¿Qué hace el circuito integrado 7404? Invierte las señales lógicas. Convierte un nivel lógico ALTO en BAJO y un nivel BAJO en ALTO.

¿A qué voltaje opera la 74LS04? Opera con voltaje estándar TTL de 5V (rango recomendado 4,75–5,25V).

¿Cómo conectar el 74LS04? Conecta el pin 14 a +5V y el pin 7 a GND. Luego, usa los pares de pines de entrada/salida (como 1 y 2) para tus señales.

¿Qué significan SN74LS04, 74HC04, etc.? Son diferentes familias lógicas: 74LS04 (TTL Low-Power Schottky), 74HC04 (CMOS High-speed), y 74HCT04 (CMOS con entradas TTL-compatibles). Todas son inversores, pero varían en voltaje, velocidad y consumo.

Referencias: La información se basa en las hojas de datos oficiales de Texas Instruments y en guías técnicas de electrónica digital.