Divu loģisko tranzistoru vārti: 10 soļi

2025 Autors: John Day | [email protected]. Pēdējoreiz modificēts: 2025-01-23 14:59

Es būvēju tranzistoru vārtus nedaudz savādāk nekā vairums citu elektronikas inženieru. Lielākā daļa cilvēku, kad viņi būvē tranzistoru vārtus; veidot tos tikai ar pozitīvu loģiku, tomēr IC vārtiem ir divas loģikas - pozitīvā loģika un negatīvā loģika. Un es būvēju savus tranzistora vārtus ar pozitīvu un negatīvu loģiku.

Lai gan ir astoņi vārti; Buferis, invertors vai nē, un, Nand, Or, Nor, Xor un Xnor, tie ir izgatavoti no trim vārtu ķēdēm. Un, veidojot divējādus loģiskos vārtus, trīs ķēdes, ko izmanto vārtu būvēšanai, ir invertors vai nē, Nand un Nor, pārējie vārti ir izgatavoti no diviem vai vairākiem no šiem trim vārtiem.

Kāpēc būvēt tranzistoru vārtus? Šeit ir pieci iemesli, kāpēc veidot savus vārtus.

1. Jums nav vajadzīgo vārtu.

2. Jūs vēlaties vārtus, kas nes lielāku jaudu nekā standarta vārtu IC.

3. Jūs vēlaties tikai vienus vārtus un ienīstat pārējo vārtu izšķērdēšanu uz IC.

4. Izmaksas, viena tranzistora invertors ir mazāks par 0,25 ASV dolāriem, un sešstūra invertora IC ir 1,00 USD un vairāk.

5. Jūs vēlaties labāk izprast vārtus.

1. darbība: rīki un detaļas

Šīs pamācības vārti ir ¼ vatu vārti, ja vēlaties būvēt vārtus ar lielāku jaudu, jums būs nepieciešami lielākas jaudas komponenti.

Jumper vadi

Maizes dēlis

Enerģijas padeve

1 x SN74LS04 IC

2 x slēdži

2 x gaismas diodes 1 sarkana 1 zaļa

2 x 820 Ω w rezistori

2 x 1 kΩ ¼ w rezistori

3 x 10 kΩ ¼ w rezistori

3 x NPN vispārējas nozīmes tranzistori, es izmantoju 2N3904.

2 x PNP vispārējas nozīmes tranzistori, es izmantoju 2N3906.

2. darbība: dubultā loģika

Kad paskatās uz vārtu patiesības tabulu; piemēram, divu ieeju vai vārtu, jūs saņemsiet patiesības tabulu, kas izskatās šādi. Šī ir pozitīva patiesības tabula Or vārtiem. Zem A un B ir ieejas vārtos un Q ir izeja. 1 apzīmē loģisko vērtību 1 vai + 5 volti, bet 0 - 0 vai 0 voltu loģisko vērtību. Tātad, kad lielākā daļa cilvēku būvē vārtus no tranzistoriem, viņi izveido to loģisko vērtību 1 vai + 5 volti un loģisko vērtību 0 vai bez voltiem. Bet tas nenotiek ar vārtu izeju IC.

Kad vārtu izeja pāriet no loģiskās vērtības 1 uz loģisko vērtību 0, šo vārtu izeja no + 5 voltiem ar strāvu izplūst no izejas līdz 0 voltiem ar strāvu, kas ieplūst vārtu izejā. Strāva maina virzienu. Ja izmantojat apgrieztās strāvas plūsmu, to sauc par negatīvu loģiku, kur 0 volti ir - 1 loģiskā vērtība un + 5 volti - 0 loģiskā vērtība.

Visvieglāk ir redzēt, ko tas dara, kad pievienojat jebkuru vārtu izeju; līdz NPN tranzistora un PNP tranzistora pamatnei, sērijveidā ar LED. Kamēr vārtu izeja ir loģiskā vērtība 1, (5 volti), NPN tranzistors ir aizvērts un iedegas sērijveida gaismas diode ar NPN tranzistoru. Kad vārtu izeja no loģiskās vērtības 1 pāriet uz loģisko vērtību 0, (no 5 voltiem līdz 0 voltiem), strāva maina virzienu un NPN tranzistors atveras, aizverot PNP tranzistoru. Tas izslēdz LED sērijveidā ar NPN tranzistoru un iedegas LED sērijveidā ar PNP tranzistoru.

Maniem tranzistora vārtiem ir tāda pati divējāda loģika kā vārtiem IC. Kamēr vārtu izeja ir loģiskā vērtība 1, (5 volti), NPN tranzistors ir aizvērts un iedegas sērijveida gaismas diode ar NPN tranzistoru. Kad vārtu izeja no loģiskās vērtības 1 pāriet uz loģisko vērtību 0, (no 5 voltiem līdz 0 voltiem), strāva maina virzienu un NPN tranzistors atveras, aizverot PNP tranzistoru. Tas izslēdz LED sērijveidā ar NPN tranzistoru un iedegas LED sērijveidā ar PNP tranzistoru.

3. darbība. Nav vai invertora vārti

Nav vai invertora vārti ir pirmie no 3 vārtiem, kas nepieciešami pārējo 5 vārtu izgatavošanai.

Kad invertora vārtu ieeja (A) ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

Kad invertora vārtu ieeja (A) ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru.

4. solis: Nand vārti

Nandas vārti ir otrie no trim vārtiem, kas nepieciešami pārējo 5 vārtu izgatavošanai.

Ja Nand vārtu ieejas (A un B) ir 0 vai 0 volti, abi NPN tranzistori ir atvērti un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

Kad ieeja (N) vārtu (A) vērtība ir 1 vai +5 volti, A ievades NPN tranzistors ir aizvērts. Un, kad Nand vārtu ieeja (B) ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors uz B ievades ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīva strāva iziet no izejas (Q).

Ja ieeja (N) vārtu (A) vērtība ir 0 vai 0 volti, A ievades NPN tranzistors ir atvērts. Un, kad Nand vārtu ieeja (B) ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors uz B ievades ir aizvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīva strāva iziet no izejas (Q)).

Ja Nand vārtu ieejas (A un B) ir 1 vai +5 volti, abi NPN tranzistori ir aizvērti un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva caur tranzistoriem nonāk zemē.

5. solis: ne vārti

Nor vārti ir trešie no trim vārtiem, kas nepieciešami pārējo 5 vārtu izgatavošanai.

Kad Nor vārtu ieejas (A un B) ir 0 vai 0 volti, abi NPN tranzistori ir atvērti un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

Kad Nor vārtu ieeja (A) ir 1 vai +5 volti, A ievades NPN tranzistors ir aizvērts. Un, kad Nor vārtu ieeja (B) ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors uz B ieejas ir atvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru uz A ieejas.

Kad Nor vārtu ievade (A) ir 0 vai 0 volti, A ieejas NPN tranzistors ir atvērts. Un, kad Nor vārtu ieeja (B) ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors uz B ievadi ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru uz B ievadi.

Kad Nor vārtu ieejas (A un B) ir 1 vai +5 volti, abi NPN tranzistori ir aizvērti un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur abiem tranzistori.

6. solis: buferšķīdums

Buferis izmanto divus vienādus vārtus; divi Not vai Inverter vārti virknē.

Ja pirmā invertora vārtu ievade (A) ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja ir 1 vai +5 volti otrā invertora ieejai. Ja otrā invertora vārtu ieeja ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru.

Ja pirmā invertora vārtu ieeja (A) ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja ir 0 vai 0 volti otrā invertora ieejai. Ja otrā invertora vārtu ievade ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

7. solis: un vārti

Un vārti ir Nand vārti un Not vai Inverter vārti virknē.

Ieejas ir tādas pašas kā Nand vārtiem, tomēr izeja tiek mainīta ar Not vai Inverter vārtiem.

Kad And vārtu ieejas (A un B) ir 0 vai 0 volti, abi NPN tranzistori ir atvērti, pirmā vārtu izeja ir 1 vai +5 volti. Ja invertora vārtu ieeja ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru.

Kad ieeja (A) no vārtiem ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors uz A ieejas ir aizvērts. Un, kad ieeja (B) no And vārtiem ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors uz B ievades ir atvērts, pirmā vārtu izeja ir 1 vai +5 volti. Ja invertora vārtu ieeja ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru.

Kad ieeja (A) no vārtiem ir 0 vai 0 volti, A ievades NPN tranzistors ir atvērts. Un, kad ieeja, (B) no And vārtiem ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors uz B ievades ir aizvērts, pirmā vārtu izeja ir 1 vai +5 volti. Ja invertora vārtu ieeja ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru.

Kad Nand vārtu ieejas (A un B) ir 1 vai +5 volti, abi NPN tranzistori ir aizvērti un pirmā vārtu izeja ir 0 vai 0 volti. Ja invertora vārtu ievade ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

8. solis: vai vārti

Vai vārti ir Nor vārti un Not vai Inverter vārti virknē.

Ieejas ir tādas pašas kā Nor vārti, tomēr izeja tiek mainīta ar Not vai Inverter vārtiem.

Kad Or vārtu ieejas (A un B) ir 0 vai 0 volti, abi NPN tranzistori ir atvērti, pirmā vārtu izeja ir 1 vai +5 volti. Ja invertora vārtu ieeja ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru.

Ja ieeja (A) no vārtiem ir 1 vai +5 volti, A ievades NPN tranzistors ir aizvērts. Un, kad Nor vārtu ieeja (B) ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors uz B ievades ir atvērts un pirmā vārtu izeja ir 0 vai 0 volti. Ja invertora vārtu ieeja ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

Ja ieeja (A) no Or vārtiem ir 0 vai 0 volti, A ieejas NPN tranzistors ir atvērts. Un, kad Nor vārtu ieeja (B) ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors uz B ievades ir aizvērts un pirmā vārtu izeja ir 0 vai 0 volti. Ja invertora vārtu ievade ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

Kad Or vārtu ieejas (A un B) ir 1 vai +5 volti, abi NPN tranzistori ir aizvērti un pirmā vārtu izeja ir 0 vai 0 volti. Ja invertora vārtu ieeja ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

9. darbība: ekskluzīvie Nor Gate (Xnor)

Ekskluzīvie Nor vārti ir konfigurēti kā divi Nand vārti, kas paralēli savienoti kā Nor vārti ar diviem augšējiem tranzistoru PNP tranzistoriem.

Kad Xnor vārtu ieejas (A un B) ir 0 vai 0 volti, abi NPN tranzistori ir atvērti un abi PNP tranzistori ir aizvērti. Izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīva strāva iziet no izejas (Q).

Kad Xnor vārtu ieeja (A) ir 1 vai +5 volti, A ievades NPN tranzistors ir aizvērts un PNP tranzistors ir atvērts. Ar ieeju Xnor vārtu (B) vērtība ir 0 vai 0 volti, PNP tranzistors uz B ievades ir aizvērts un NPN tranzistors ir atvērts. Izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur slēgtajiem tranzistoriem.

Kad Xnor vārtu ieeja (A) ir 0 vai 0 volti, A ievades NPN tranzistors ir atvērts un PNP tranzistors ir aizvērts. Ar ieeju Xnor vārtu (B) vērtība ir 1 vai +5 volti, PNP tranzistors B ieejā ir atvērts un NPN tranzistors ir aizvērts. Izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur slēgtajiem tranzistoriem.

Kad Xnor vārtu ieejas (A un B) ir 1 vai +5 volti, abi NPN tranzistori ir aizvērti un abi PNP tranzistori ir atvērti. Izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīva strāva iziet no izejas (Q).

10. darbība: ekskluzīvi vai vārti (Xor)

Ekskluzīvie vai vārti; izmanto visus trīs atslēgas vārtus, tas ir konfigurēts kā divi Nand vārti, kas paralēli savienoti kā Nor vārti ar diviem augšējiem tranzistoru PNP tranzistoriem un Not vai Inverter vārti sērijveidā.

Xor vārtu ieejas ir tādas pašas kā Xnor vārtiem, tomēr izeja tiek mainīta ar Not vai Inverter vārtiem.

Kad Xnor vārtu ieejas (A un B) ir 0 vai 0 volti, abi NPN tranzistori ir atvērti un abi PNP tranzistori ir aizvērti, un pirmā vārtu komplekta izeja ir 1 vai +5 volti. Ja invertora vārtu ieeja ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva nonāk zemē caur tranzistoru.

Kad Xnor vārtu ieeja (A) ir 1 vai +5 volti, A ievades NPN tranzistors ir aizvērts un PNP tranzistors ir atvērts. Izmantojot ieeju, Xnor vārtu (B) vērtība ir 0 vai 0 volti, PNP tranzistors uz B ievades ir aizvērts un NPN tranzistors ir atvērts, 0 vai 0 volti invertora ieejai. Ja invertora vārtu ievade ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

Kad Xnor vārtu ieeja (A) ir 0 vai 0 volti, A ievades NPN tranzistors ir atvērts un PNP tranzistors ir aizvērts. Izmantojot ieeju, Xnor vārtu (B) ir 1 vai +5 volti, PNP tranzistors uz B ievades ir atvērts un NPN tranzistors ir slēgts, 0 vai 0 volti invertora ieejai. Ja invertora vārtu ievade ir 0 vai 0 volti, NPN tranzistors ir atvērts un izeja (Q) ir 1 vai +5 volti, un jebkura pozitīvā strāva iziet no izejas (Q).

Kad Xnor vārtu ieejas (A un B) ir 1 vai +5 volti, abi NPN tranzistori ir aizvērti un abi PNP tranzistori ir atvērti Kad otrā invertora vārtu ievade ir 1 vai +5 volti, NPN tranzistors ir aizvērts un izeja (Q) ir 0 vai 0 volti, un jebkura pozitīvā strāva caur tranzistoru nonāk zemē.

Otrā vieta elektronikas padomu un triku izaicinājumā