Designe en og gate ved hjælp af transistorer

Som mange af os ved, er et integreret kredsløb eller IC en kombination af mange små kredsløb i en lille pakke, der sammen udfører en kommandopgave. Ligesom en operationsforstærker eller 555 Timer IC er bygget ved kombination af mange transistorer, flip-flops, logiske porte og andre kombinerede digitale kredsløb. Tilsvarende kan en Flip-Flop bygges ved hjælp af en kombination af Logic Gates, og Logic Gates selv kan bygges ved hjælp af nogle få transistorer.

Logiske porte er det grundlæggende i et mange digitale elektroniske kredsløb. Fra de grundlæggende Flip-Flops til Microcontrollers er logiske porte det underliggende princip for, hvordan bits lagres og behandles. De angiver forholdet mellem hvert input og output i et system ved hjælp af en arthmetisk logik. Der er mange forskellige typer logiske porte, og hver af dem har en anden logik, der kan bruges til forskellige formål. Men fokus i denne artikel vil være på AND-porten, fordi vi senere skulle bygge en AND-port ved hjælp af et BJT-transistorkredsløb. Spændende ikke? Lad os komme igang.

OG Logic Gate

AND logic gate er en D-formet logisk gate med to indgange og en enkelt udgang, hvor D-formen mellem indgangen og udgangen er det logiske kredsløb. Forholdet mellem input- og outputværdier kan forklares ved hjælp af AND Gate Sandhedstabel vist nedenfor.

Ligningens output kan let forklares ved hjælp af AND Gate Boolean ligning, som er Q = A x B eller Q = AB. Derfor er output for en AND-port kun HIGH, når begge input er HIGH.

Transistor

En transistor er en halvlederindretning med tre terminaler, der kan forbindes til et eksternt kredsløb. Enheden kan bruges som en switch og også som en forstærker til at ændre værdierne eller kontrollere overførslen af ​​et elektrisk signal.

Til opbygning af en AND-logisk gate ved hjælp af en transistor bruger vi BJT-transistorer, som yderligere kan klassificeres i to typer: PNP og NPN - Bipolar Junction Transistors. Kredsløbssymbolet for hver af dem kan ses nedenfor.

Denne artikel vil forklare dig, hvordan man bygger OG Gate kredsløb ved hjælp af transistor. Logikken i en AND-port er allerede forklaret ovenfor, og for at opbygge en AND-port ved hjælp af en transistor følger vi den samme sandhedstabel, som vist ovenfor.

Kredsdiagram og påkrævede komponenter

Listen over komponenter, der kræves for at opbygge en AND-port ved hjælp af en NPN-transistor, er angivet som følger:

1. To NPN-transistorer. (Du kan også bruge PNP-transistor, hvis tilgængelig)
2. To 10KΩ modstande og en 4-5KΩ modstand.
3. Én LED (lysdiode) til kontrol af output.
4. Et brødbræt.
5. A + 5V strømforsyning.
6. To PUSH-knapper.
7. Tilslutning af ledninger.

Kredsløbet repræsenterer både indgangene A & B til AND-porten og Output, Q, som også har en + 5V forsyning til samleren af ​​den første transistor, der er serieforbundet med den anden transistor, og en LED er forbundet til emitterterminalen på den anden transistor. Indgangene A & B er forbundet til henholdsvis transistor 1 og transistor 2 basisterminal, og udgangen Q går til den positive terminal-LED. Nedenstående diagram repræsenterer det ovenfor forklarede kredsløb til at bygge en AND-port ved hjælp af NPN-transistor.

Transistorer brugt i denne vejledning er BC547 NPN-transistor og blev tilføjet med alle de ovennævnte komponenter i kredsløbet, som vist nedenfor.

Hvis du ikke har trykknapperne med dig, kan du også bruge ledninger som switch ved at tilføje eller fjerne dem, når det er nødvendigt (i stedet for at trykke på swtich). Det samme kunne ses i videoen, hvor jeg ville bruge ledningerne som en switch tilsluttet basisterminalen til begge transistorer.

Det samme kredsløb, når det blev bygget ved hjælp af de ovennævnte hardwarekomponenter, ville kredsløbet se ud som i billedet nedenfor.

Arbejd af And Gate ved hjælp af transistor

Her bruger vi transistoren som en switch, og når en spænding tilføres gennem en Collector-terminal på NPN-transistoren, når spændingen kun Emitter Junction, når Base Junction har en spændingsforsyning mellem 0V og Collector Voltage.

Tilsvarende vil kredsløbet ovenfor få LED'en til at lyse, dvs. udgangen er kun 1 (høj), når begge indgangene er 1 (høj), dvs. når der er en spændingsforsyning ved basisterminalen på begge transistorer. Det betyder, at der vil være en lige strømstrøm fra VCC (+ 5V strømforsyning) til LED og videre til jorden. Hvil i alle tilfælde, output vil være 0 (lav) og LED vil være slukket. Disse kan alle forklares mere detaljeret ved at forstå hver enkelt sag en efter en.

Tilfælde 1: Når begge indgange er nul - A = 0 & B = 0.

Når begge indgange A & B er 0, behøver du ikke trykke på nogen af ​​trykknapperne i dette tilfælde. Hvis du ikke bruger trykknapperne, skal du fjerne ledningerne, der er forbundet med, trykknapperne og baseterminalen på begge transistorer. Så vi fik begge input A & B som 0, og nu skal vi kontrollere output, hvilket også skal være 0 ifølge AND gate sandhedstabellen.

Nu, når en spænding tilføres gennem kollektorterminalen i Transistor 1, modtager emitteren ingen input, fordi basisterminalværdien er 0. Tilsvarende leverer emitteren i transistoren 1, der er forbundet til kollektoren i Transistor 2, ingen strøm eller spænding og også basisterminalværdien af ​​transistor 2 er 0. Så den ^2. transistors emitter udsender værdien 0, og som et resultat ville LED'en være slukket.

Tilfælde 2: Når indgangene er - A = 0 & B = 1.

I det andet tilfælde, når indgangene er A = 0 & B = 1, har kredsløbet den første indgang som henholdsvis 0 (lav) og den anden indgang som 1 (høj) til basen af ​​transistor 1 & 2. Nu, når en 5V forsyning sendes til samleren af ​​den første transistor, er der ingen ændring i transistorens faseforskydning, da basisterminalen har 0 indgang. Hvilket overfører 0-værdien til emitteren, og emitteren fra den første transistor er forbundet med kollektoren for den anden transistor i serie, så 0-værdien går ind i samleren af ​​den anden transistor.

Nu har den anden transistor en høj værdi i basen, så den ville tillade, at den samme værdi, der modtages i samleren, overføres til emitteren. Men da værdien er 0 i kollektorterminalen på den anden transistor, er det derfor, at emitteren også vil være 0, og LED'en, der er tilsluttet emitteren, vil ikke lyse.

Tilfælde 3: Når indgangene er - A = 1 & B = 0.

Her er indgangen 1 (høj) for den første transistorbase og lav for den anden transistorbase. Så den nuværende vej starter fra 5V strømforsyning til samleren af ​​den anden transistor, der passerer gennem samleren og emitteren til den første transistor, da baseterminalværdien er høj for den første transistor.

Men i den anden transistor er baseterminalværdien 0, og derfor går ingen strøm fra samler til emitteren til den anden transistor, og som et resultat ville ledningen stadig kun være slukket.

Tilfælde 4: Når begge indgange er ét - A = 1 & B = 1.

Det sidste tilfælde, og her antages det, at begge indgange skal være høje, som er forbundet til begge terminalers basisterminaler. Dette betyder, at når en strøm eller spænding passerer gennem samleren af ​​begge transistorer, når basen sin mætning, og transistoren leder.

Praktisk forklaring, når en + 5V forsyning tilføres til transistor 1's kollektorterminal, og også basisterminalen er mættet, ville emitterterminalen modtage et højt output, da transistoren er forspændt fremad. Denne høje effekt ved emitteren går direkte til samleren af ^2. transistor gennem en serieforbindelse. Nu, på samme måde ved den anden transistor, er indgangen på samleren høj, og i dette tilfælde er baseterminalen også høj, hvilket betyder at den anden transistor også er i en mættet tilstand, og den høje indgang vil passere fra samleren til emitteren. Denne høje effekt på emitteren går til LED'en, som tænder LED'en.

Derfor har alle fire sager de samme indgange og udgange som den faktiske OG logiske gate. Således har vi bygget en AND Logic gate ved hjælp af en transistor. Håber du forstod vejledningen og nød at lære noget nyt. Den komplette bearbejdning af opsætningen kan findes i videoen nedenfor. I vores næste tutorial lærer vi også, hvordan man bygger ELLER gate ved hjælp af transistor og IKKE gate ved hjælp af Transistor. Hvis du har spørgsmål, skal du lade dem være i kommentarfeltet nedenfor eller bruge vores fora til andre tekniske spørgsmål.