Izveidojiet XOR vārtus no tranzistoriem: 6 soļi

2024 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2024-01-30 10:55

VAI vārti ir ļoti noderīgi, taču tiem ir viena nepāra funkcija, kas var darboties lieliski, bet noteiktos lietojumos var radīt problēmas. Tas ir fakts, ka, ja abas ieejas ir vienas, tad arī izeja ir viena. Ja mums būtu lietojumprogramma, kurā mēs to negribētu, iespējams, mēs veidotu papildinātāju, mēs izmantotu kaut ko tādu, ko sauc par ekskluzīviem vai vārtiem, kas ir saīsināti XOR vai EOR.

1. solis: dizains

Viens veids, kā panākt XOR uzvedību, ir paņemt regulārus VAI vārtus, pēc tam izskatīt gadījumu, kad abas ievades ir pozitīvas. Ja mēs saistām AND vārtus ar ieejām, mēs varam iegūt signālu, kad parādās šis gadījums. Pēc tam mēs varam uztvert šo signālu, apgriezt to, pēc tam piesaistīt to un VAI vārtu izvadi pie citiem UN vārtiem. Tādējādi vienmēr, kad nebūs ieslēgtas abas ieejas, VAI vārti vienkārši izies cauri otrajiem UN vārtiem, bet, kad abas ieejas būs augstas, pirmās UN vārti izslēgs otros UN vārtus un saglabās izeja ir izslēgta neatkarīgi no VAI vārtu stāvokļa.

Viena korekcija, ko es izdarīju pēdējā ķēdē, ir AND/NOT kombinācijas pārslēgšana NAND vārtiem, kas ir tikai apgriezti AND vārti. Tas, kā tas darbojas, kļūs redzams vēlāk.

Tagad ļaujiet uzrakstīt to pašu shēmu, bet ar tranzistoriem un rezistoriem. Es izmantoju tranzistora veidu 2N2222 BJT, kas ir diezgan izplatīts (darbojas arī 2N4401 un 2N3904). Es izmantoju 6 tranzistorus, 3 20k omu rezistorus, 3 47k omu rezistorus, 1510 omu rezistoru, divas spiedpogas un LED. Es izvēlējos šīs rezistoru vērtības, pamatojoties uz manu 5v barošanas avotu un 2N2222 minimālo strāvu 0,1mA vai 0,0001A. ja jūs izmantojat Oma likumu, lai aprēķinātu pareizo pretestību pret zemi šīm vērtībām, jūs iegūsit 50 000 omu. 47k omi ir pietiekami tuvu apakšējiem NAND vārtiem, bet kāpēc zemākā vērtība VAI vārtiem un otrā AND vārtu pirmā ievade? Iemesls tam ir tas, ka tranzistoru emitētājs, kas veido OR vārtus, ir savienots caur cita tranzistora pamatni, tāpēc tas iet caur otru rezistoru, nevis tieši uz zemes. (Gaismas diodes strāvas ierobežojošais rezistors ir pietiekami zema vērtība, tāpēc šajā aprēķinā tā ir nenozīmīga).

2. darbība: tranzistoru, pogu un gaismas diodes pievienošana

3. darbība: rezistoru pievienošana

4. darbība: vadu pievienošana

Veids, kā es baroju savu dēli, ir savienot strāvas sliedes ar laboratorijas stenda barošanas bloku, kura maksimālā strāva ir 5 un 500 mA. Tāda paša veida ievadi var panākt, pievienojot strāvu Arduino 5V un un GND tapām, taču patiešām darbojas 5V barošanas avots (lai gan ieteicams ierobežot strāvas padevi, lai samazinātu komponentu uzspridzināšanas risku).

5. darbība. Testēšana un problēmu novēršana

Tagad, kad tas ir pievienots, es ļaušu jums pārbaudīt savu. Ja tiek nospiesta viena vai otra poga, gaismas diodei vajadzētu iedegties. Tomēr, ja abi tiek nospiesti, gaismas diode izslēgsies.

Kopīgas problēmas

1. Ja šķiet, ka viena ieeja nedarbojas tā, kā vajadzētu, un gadījumā, ja abas ieejas ir ieslēgtas, joprojām ir nulle, pārbaudiet spriegumu pie AND vārtu ieejas, kas nāk no VAI vārtiem, nospiežot šo pogu. Ja tas ir zems (<2V), samaziniet pretestību pretestībai, kas iet no OR uz AND vārtiem.
2. Ja vārti joprojām darbojas kā VAI vārti, tas nozīmē, ka tad, kad abas ieejas ir ieslēgtas, pārbaudiet spriegumu, kas nonāk AND vārtu ieejā, kas nāk no NAND vārtiem. Ja tas ir augsts, nospiežot abas pogas, pārliecinieties, vai jūsu tranzistori AND vārtos darbojas, un pārbaudiet pretestību no turienes pret zemi, nospiežot abas pogas. Ja šī pretestība ir augsta un/vai spriegums ir zems, nomainiet šos divus tranzistorus vai samaziniet ieeju pretestību NAND vārtiem.

6. solis: Vai vēlaties vairāk?

Ja jums patika šī pamācība, dodieties uz priekšu un apskatiet manu grāmatu vietnē Amazon ar nosaukumu "Arduino ceļvedis iesācējiem". Tajā apskatīti shēmas pamatprincipi, kā arī C ++ kods, ko izmanto Arduino programmēšanai.