שערי טרנזיסטור כפולים: 10 שלבים

2024 מְחַבֵּר: John Day | [email protected]. שונה לאחרונה: 2024-01-30 09:16

אני בונה שערים טרנזיסטור קצת שונה מרוב מהנדסי האלקטרוניקה האחרים. רוב האנשים כשהם בונים שערים טרנזיסטורים; בנה אותם רק בהיגיון חיובי בחשבון, אולם לשערים במעגלים משולבים יש שני היגיון, היגיון חיובי והיגיון שלילי. ואני בונה את שערי הטרנזיסטור שלי בהגיון חיובי ושלילי.

למרות שיש שמונה שערים; מאגר, מהפך או לא, וגם, ננד, אור, גם, קסור וסנור, הם עשויים משלושה מעגלי שער. וכאשר אתה בונה שערי היגיון כפולים, שלושת המעגלים המשמשים לבניית שער הם מהפך או לא, ננד, וגם, שאר השערים עשויים משניים או יותר משלושת השערים הללו.

למה לבנות שערים טרנזיסטוריים? ובכן, הנה חמש סיבות לבנות שערים משלכם.

1. אין לך את השער שאתה צריך.

2. אתה רוצה שער שנושא יותר כוח מאשר IC שער רגיל.

3. אתה רוצה רק שער אחד ואתה שונא לבזבז את שאר השערים על ה- IC.

4. עלות, מהפך טרנזיסטור אחד הוא פחות מ- $ 0.25 ו- IC אינוורטר משושה הוא $ 1.00 ומעלה.

5. אתה רוצה להבין טוב יותר את השערים.

שלב 1: כלים וחלקים

השערים במדריך זה הם שערים בגודל ¼ ואט אם ברצונך לבנות שערים בהספק גבוה יותר תזדקק לרכיבי wattage.

חוטי מגשר

לוח לחם

ספק כוח

1 x SN74LS04 IC

2 x מתגים

2 x נוריות 1 אדום 1 ירוק

נגדים 2 x 820 Ω ¼ w

נגדים 2 x 1 kΩ ¼ w

נגדים 3 x 10 kΩ ¼ w

3 x טרנזיסטורים למטרות כלליות של NPN, השתמשתי ב- 2N3904.

2 x טרנזיסטורים למטרות כלליות של PNP, השתמשתי ב- 2N3906.

שלב 2: לוגיקה כפולה

כאשר אתה מרים את שולחן האמת של שער; כגון שער או כניסת שני כניסות, תקבל טבלת אמת שנראית כך. זוהי טבלת אמת חיובית לשער אור. תחת A ו- B הכניסות לשער ו- Q הפלט. 1 מייצג ערך לוגי של 1 או + 5 וולט ו- 0 מייצג ערך לוגי של 0 או 0 וולט. אז כאשר רוב האנשים בונים שער מתוך טרנזיסטורים הם בונים לו ערך לוגי של 1 או + 5 וולט וערך לוגי של 0 או ללא וולט. אבל זה לא מה שקורה לפלט של שער, ב- IC.

כאשר הפלט של שער עובר מערך לוגי 1 לערך לוגי 0 הפלט של שער זה עובר מ- + 5 וולט כאשר הזרם יוצא מהפלט ל -0 וולט כאשר הזרם זורם לתפוקת השער. הזרם הופך כיוון. כשאתה משתמש בזרימה הפוכה זה נקרא לוגיקה שלילית כאשר 0 וולט הוא - ערך לוגי אחד ו -5 וולט הוא - ערך לוגי 0.

הכי קל לראות מה זה עושה כאשר אתה מחבר את הפלט של כל שער; לבסיס טרנזיסטור NPN וטרנזיסטור PNP, בסדרה עם LED. בעוד שהפלט של השער הוא ערך לוגי 1, (5 וולט), הטרנזיסטור NPN סגור והנורית בסדרה עם הטרנזיסטור NPN נדלקת. כאשר פלט השער עובר מערך לוגי 1 לערך לוגי 0, (5 וולט עד 0 וולט), הזרם הופך כיוון והטרנזיסטור NPN נפתח כאשר הטרנזיסטור PNP נסגר. זה מכבה את הנורית בסדרה עם הטרנזיסטור NPN ומדליק את הנורית בסדרה עם הטרנזיסטור PNP.

לשערי הטרנזיסטור שלי יש אותו היגיון כפול כמו השערים במעגלים משולבים. בעוד שהפלט של השער הוא ערך לוגי 1, (5 וולט), הטרנזיסטור NPN סגור והנורית בסדרה עם הטרנזיסטור NPN נדלקת. כאשר פלט השער עובר מערך לוגי 1 לערך לוגי 0, (5 וולט עד 0 וולט), הזרם הופך כיוון והטרנזיסטור NPN נפתח כאשר הטרנזיסטור PNP נסגר. זה מכבה את הנורית בסדרה עם הטרנזיסטור NPN ומאיר את הנורית בסדרה עם הטרנזיסטור PNP.

שלב 3: לא או שער מהפך

שער לא מהפך הוא הראשון מבין 3 השערים הדרושים כדי ליצור את 5 השערים האחרים.

כאשר הקלט, (A) של שער המהפך הוא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הקלט, (A) של שער המהפך הוא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN סגור והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור.

שלב 4: שער Nand

שער ה- Nand הוא השני משלושה השערים הדרושים ליצירת 5 השערים האחרים.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער Nand הן 0 או 0 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN פתוחים והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הקלט, (A) של שער Nand הוא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A נסגר. וכאשר הקלט, (B) של שער Nand הוא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN בכניסת B פתוח והיציאה, (Q) היא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הקלט, (A) של שער ה- Nand הוא 0 או 0 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A פתוח. וכאשר הקלט, (B) של שער ה- Nand הוא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN בכניסת B סגור והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער Nand הן 1 או +5 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN סגורים והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי יורד לקרקע דרך הטרנזיסטורים.

שלב 5: Nor Gate

שער Nor הוא השלישי מתוך שלושת השערים הדרושים ליצירת 5 השערים האחרים.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער Nor הן 0 או 0 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN פתוחים והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הקלט, (A) של שער Nor הוא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A נסגר. וכאשר הכניסה, (B) של שער Nor היא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN בכניסת B פתוח והיציאה, (Q) היא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור בכניסת A.

כאשר הקלט, (A) של שער Nor הוא 0 או 0 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A פתוח. וכאשר הכניסה, (B) של שער Nor היא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת B נסגר והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור על B קֶלֶט.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער Nor הן 1 או +5 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN סגורים והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך שניהם טרנזיסטורים.

שלב 6: מאגר

מאגר משתמש בשני אותם שערים; שני שערים של אינו או מהפך בסדרות.

כאשר הקלט, (A) של שער המהפך הראשון הוא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והיציאה, היא 1 או +5 וולט לכניסה של המהפך השני. כאשר הכניסה של שער המהפך השני היא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN סגור והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור.

כאשר הקלט, (A) של שער המהפך הראשון הוא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN סגור והפלט הוא 0 או 0 וולט לקלט של המהפך השני. כאשר הכניסה של שער המהפך השני היא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

שלב 7: ושער

שער אנד הוא שער Nand ושער Not או Inverter בסדרה.

הכניסות זהות לשער Nand אולם הפלט הוא הפוך על ידי שער Not או Inverter.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער And הן 0 או 0 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN פתוחים, פלט השער הראשון הוא 1 או +5 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN סגור והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור.

כאשר הקלט, (A) של השער And הוא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A נסגר. וכאשר הקלט, (B) של השער And הוא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN בכניסת B פתוח, פלט השער הראשון הוא 1 או +5 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN סגור והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור.

כאשר הקלט, (A) של שער And הוא 0 או 0 וולט טרנזיסטור ה- NPN בכניסת A פתוח. וכאשר הקלט, (B) של השער And הוא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN בכניסת B נסגר, פלט השער הראשון הוא 1 או +5 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN סגור והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער Nand הן 1 או +5 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN סגורים והפלט של השער הראשון הוא 0 או 0 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

שלב 8: או שער

שער אור הוא שער Nor ושער Not או Inverter בסדרה.

הכניסות זהות לשער Nor אולם הפלט הוא הפוך על ידי שער Not או Inverter.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער Or הן 0 או 0 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN פתוחים, פלט השער הראשון הוא 1 או +5 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN סגור והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור.

כאשר הקלט, (A) של שער Or הוא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A נסגר. וכאשר הקלט, (B) של שער Nor הוא 0 או 0 וולט טרנזיסטור ה- NPN בכניסת B פתוח ויציאת השער הראשון היא 0 או 0 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הקלט, (A) של שער אור הוא 0 או 0 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A פתוח. וכאשר הקלט, (B) של שער Nor הוא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת B נסגר והפלט של השער הראשון הוא 0 או 0 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער Or הן 1 או +5 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN סגורים והפלט של השער הראשון הוא 0 או 0 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

שלב 9: שער נור בלעדי (Xnor)

שער Nor Exclusive מוגדר כשני שערים Nand המחוברים במקביל כשער Nor עם שני הטרנזיסטורים העליונים PNP.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער ה- Xnor הן 0 או 0 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN פתוחים ושני הטרנזיסטורים PNP סגורים. הפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הקלט, (A) של שער ה- Xnor הוא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A סגור והטרנזיסטור PNP פתוח. עם הכניסה, (B) של שער ה- Xnor הוא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור PNP בכניסת B סגור והטרנזיסטור NPN פתוח. הפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטורים הסגורים.

כאשר הקלט, (A) של שער ה- Xnor הוא 0 או 0 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A פתוח והטרנזיסטור PNP סגור. עם הכניסה, (B) של שער ה- Xnor הוא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור PNP בכניסת B פתוח והטרנזיסטור NPN סגור. הפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטורים הסגורים.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער ה- Xnor הן 1 או +5 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN סגורים ושני הטרנזיסטורים PNP פתוחים. הפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

שלב 10: בלעדי או שער (Xor)

שער בלעדי אור; משתמש בכל שלושת שערי המפתח, הוא מוגדר כשני שערים Nand המחוברים במקביל כשער Nor עם שני הטרנזיסטורים העליונים PNP ושער Not או Inverter בסדרה.

כניסות שער Xor זהות לשער Xnor אולם הפלט הוא הפוך על ידי שער Not או Inverter.

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער ה- Xnor הן 0 או 0 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN פתוחים ושני הטרנזיסטורים PNP סגורים והפלט של קבוצת השערים הראשונה הוא 1 או +5 וולט. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור NPN סגור והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור.

כאשר הקלט, (A) של שער ה- Xnor הוא 1 או +5 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A סגור והטרנזיסטור PNP פתוח. עם הכניסה, (B) של שער ה- Xnor הוא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור PNP בכניסת B סגור והטרנזיסטור NPN פתוח, 0 או 0 וולט לכניסה של המהפך. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הקלט, (A) של שער ה- Xnor הוא 0 או 0 וולט, הטרנזיסטור NPN בכניסת A פתוח והטרנזיסטור PNP סגור. עם הכניסה, (B) של שער ה- Xnor הוא 1 או +5 וולט הטרנזיסטור PNP בכניסת B פתוח והטרנזיסטור NPN סגור, 0 או 0 וולט לכניסה של המהפך. כאשר הכניסה של שער המהפך היא 0 או 0 וולט הטרנזיסטור NPN פתוח והפלט, (Q) הוא 1 או +5 וולט וכל זרם חיובי יוצא מהפלט (Q).

כאשר הכניסות, (A ו- B) של שער ה- Xnor הן 1 או +5 וולט שני הטרנזיסטורים של NPN סגורים ושני הטרנזיסטורים PNP פתוחים כאשר הכניסה של שער המהפך השני היא 1 או +5 וולט ה- NPN הטרנזיסטור סגור והפלט, (Q) הוא 0 או 0 וולט וכל זרם חיובי עובר לקרקע דרך הטרנזיסטור.

מקום שני באתגר הטיפים והטריקים של האלקטרוניקה