צור שער XOR מתוך טרנזיסטורים: 6 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:14

שערי OR הם מאוד שימושיים, אך יש להם תכונה מוזרה אחת שיכולה לעבוד בסדר גמור, אך ביישומים מסוימים עלולים לגרום לבעיות. זאת העובדה שאם שתי התשומות הן כאלו, הפלט הוא גם אחד. אם הייתה לנו אפליקציה שבה לא היינו רוצים את זה, אולי היינו בונים אדרדר, היינו משתמשים במשהו שנקרא Exclusive Or Gate, המקוצר XOR או EOR.

שלב 1: עיצוב

אחת הדרכים להשיג את התנהגות ה- XOR היא לקחת שער OR רגיל ואז להתמודד עם המקרה בו שני התשומות חיוביות. אם נקשור שער AND לכניסות, נוכל לקבל אות כאשר מקרה זה יופיע. לאחר מכן נוכל לקחת את האות הזה, להפוך אותו, ואז לקשור אותו ואת הפלט של שער ה- OR לשער AND אחר. זה יגרום לכך שכל פעם שזה לא קורה ששתי הכניסות מופעלות, שער ה- OR פשוט יעבור דרך השער AND, אך כאשר שתי התשומות יעלו גבוה, השער AND יסגור את השער AND וישמור הפלט כבוי ללא קשר למצב של שער ה- OR.

התאמה אחת שעשיתי בסופו של דבר במעגל הסופי היא החלפת שילוב AND/NOT עבור שער NAND, שהוא רק שער AND הפוך. אופן הפעולה של זה יתברר בהמשך.

עכשיו אפשר לכתוב את אותו סכמטי, אבל עם טרנזיסטורים ונגדים. סוג הטרנזיסטור שהשתמשתי בו הוא 2N2222 BJT, שהוא די נפוץ (גם 2N4401 ו- 2N3904 עובדים). השתמשתי ב 6 טרנזיסטורים, 3 נגדי 20 אוהם אוהם, 3 נגדי 47 אוהם, 1 נגד 510 אוהם, שני לחצנים ולד. בחרתי בערכי הנגד האלה בהתבסס על מקור הכוח שלי ב -5 וולט, והזרם המינימלי של 0.1mA או 0.0001A עבור 2N2222. אם אתה משתמש בחוק אוהם כדי לחשב את ההתנגדות הנכונה לקרקע לערכים אלה אתה מקבל 50, 000 אוהם. 47k אוהם קרוב מספיק לשער ה- NAND התחתון, אך מדוע הערך הנמוך יותר עבור שער ה- OR והכניסה הראשונה של השער AND? הסיבה היא כי פולט הטרנזיסטורים המרכיבים את שער ה- OR מחובר דרך הבסיס של טרנזיסטור אחר ולכן פועל דרך נגד שני, לא ישירות לקרקע. (הנגד המגביל את הזרם של ה- LED הוא ערך נמוך מספיק כך שהוא אינו משמעותי בחישוב זה).

שלב 2: הוספת טרנזיסטורים, לחצנים והנורית

שלב 3: הוספת נגדים

שלב 4: הוספת חוטים

הדרך שבה אני מפעיל את הלוח שלי היא לחבר את מסילות החשמל לספקית כוח של ספסל מעבדה המוגדר על זרם מקסימלי של 5 וולט ו -500mA. ניתן להשיג את אותו סוג קלט על ידי חיבור החשמל לסיכות 5V ו- GND של ארדואינו, אך באמת אספקת חשמל של 5V פועלת (אם כי מומלץ להגדיל את הנוכחי כדי להפחית את הסיכון לפוצץ רכיבים).

שלב 5: בדיקה ופתרון בעיות

עכשיו כשהוא מחובר, אני אתן לך לבדוק את שלך. אם לוחצים על הלחצנים האחד או השני, נורית ה- LED אמורה להידלק. עם זאת, אם שניהם נדחפים, הנורית תיכבה.

בעיות נפוצות

1. אם נראה שקלט אחד לא עובד כמו שצריך, והמקרה בו שתי הכניסות פועלות עדיין מספק אפס, בדוק את המתח בכניסה של שער AND שמגיע משער ה- OR כאשר לחצן זה נלחץ. אם הוא נמוך (<2V), הפחית את ההתנגדות של הנגד שעובר מ- OR אל שער AND.
2. אם השער עדיין פועל כמו שער OR בלבד, כלומר כאשר שני הכניסות מופעלות, הפלט מופעל, בדוק את המתח שנכנס לכניסה של שער AND שמגיע משער NAND. אם זה גבוה כאשר לוחצים על שני הכפתורים, וודא שהטרנזיסטורים שלך בשער AND פועלים ובדוק את ההתנגדות משם לקרקע כאשר לוחצים על שני הכפתורים. אם ההתנגדות גבוהה ו/או המתח נמוך, החלף את שני הטרנזיסטורים או הפחת את ההתנגדות של הכניסות לשערי NAND.

שלב 6: רוצה עוד?

אם אהבתם את ההנחיה הזו המשיכו לבדוק את הספר שלי באמזון בשם "המדריך למתחילים לארדואינו". הוא עובר על עקרונות המעגל הבסיסיים, כמו גם עובר על קוד C ++ המשמש לתכנת Arduino.