Também conhecidas como circuitos lógicos, as portas lógicas são componentes básicos da eletrônica digital, e têm sido amplamente utilizadas na criação de circuitos digitais ou de circuitos integrados complexos. Esses dispositivos operam a partir de um ou mais sinais lógicos de entrada a fim de produzir uma única saída.
Historicamente, em 1854, o pesquisador inglês George Boole, em suas investigações matemáticas, foi o pioneiro a relatar um sistema de análise lógica, o qual foi posteriormente denominado álgebra de Boole. De fato, naquela época, as soluções eram buscadas por meio de sistemas analógicos apenas, ou seja, lineares.
No entanto, com o advento da era eletrônica, novas teorias relacionadas à álgebra foram desenvolvidas a partir do sistema proposto por Boole e, em 1938, o matemático norte-americano Claude Shannon foi capaz de solucionar problemas em circuitos de telefonia utilizando relés, uma espécie de interruptor eletromecânico desenvolvido na mesma década por Michael Faraday. Tal fato marcou o início do desenvolvimento da eletrônica digital.
De forma geral, as portas lógicas são capazes de realizar diferentes operações matemáticas, e podem ser consideradas como dispositivos responsáveis por promover a evolução da lógica digital. Além disso, para entender o funcionamento das portas lógicas, ressalta-se que no âmbito da eletrônica digital, somente dois níveis são permitidos, sendo eles “0”, o qual representa a tensão de 0 V, e o nível “1”, que indica uma tensão de 5 V. Dessa natureza física que derivam as expressões boleanas.
Diante desse contexto, as portas lógicas são atualmente classificadas como básicas ou derivadas. As portas lógicas básicas englobam os tipos “Inversor”, “AND” e “OR”. No caso da porta Inversor, também conhecida como “NOT”, a entrada do número “0” resultará na saída número “1”, e vice-versa. Ou seja, ela irá inverter o estado da entrada, e por isso recebe tal denominação. Já a porta “AND” realiza uma operação matemática de ordem “E”, o que significa que ela apresenta ao menos 2 entradas. Dessa forma, a resultante lógica obtida é A x B, caso A e B representem as duas entradas. A porta “OR”, por sua vez, ilustra uma operação matemática de ordem “OU”. Neste caso, ela apresenta no mínimo duas entradas, porém a saída resultante será A + B, caso A e B sejam as duas entradas.
Já as portas lógicas derivadas são classificadas em “NAND”, “NOR”, “XOR” e “XNOR”. No primeiro caso, a porta consiste em uma porta básica AND acoplada a um inversor acoplado. Assim, sua saída representa o oposto de AND. Já a porta NOR representa uma porta OR com um inversor acoplado e, da mesma forma, sua saída resultante é o oposto em relação à porta básica OR. Por definição, XOR significa exclusivo e, nesse sentido, a porta derivada é capaz de realizar uma comparação entre dois valores e, caso sejam divergentes, a saída resultante será “1”. Por fim, a porta derivada XNOR equivale a uma porta XOR com saída invertida, ou seja, a saída resultante será “1” caso as entradas possuam valor similar e “0” caso apresentem valores diferentes.