Проектиране на и порта с използване на транзистори

Както много от нас знаят, че интегрална схема или интегрална схема е комбинация от много малки вериги в малък пакет, който заедно изпълнява задача на човек. Подобно на операционен усилвател или 555 Timer IC е изграден чрез комбинация от много транзистори, джапанки, логически портали и други комбинационни цифрови схеми. По същия начин Flip-Flop може да бъде изграден с помощта на комбинация от Logic Gates, а самите Logic Gates могат да бъдат изградени с помощта на няколко транзистора.

Logic Gates са основите на много цифрови електронни схеми. От основните джапанки до микроконтролерите, логическите порти формират основния принцип за това как битовете се съхраняват и обработват. Те посочват връзката между всеки вход и изход на система, използвайки артметична логика. Има много различни видове логически порти и всеки от тях има различна логика, която може да се използва за различни цели. Но фокусът на тази статия ще бъде върху AND Gate, защото по-късно щяхме да изградим AND Gate, използвайки транзисторна верига BJT. Вълнуващо нали? Да започваме.

И логическа порта

И логическата порта е D-образна логическа порта с два входа и един единичен изход, където D формата между входа и изхода е логическата верига. Връзката между входните и изходните стойности може да бъде обяснена с помощта на таблицата за истината AND Gate, показана по-долу.

Изходните уравнения могат лесно да бъдат обяснени с помощта на булевото уравнение AND Gate, което е Q = A x B или Q = AB. Следователно, за AND Gate изходът е HIGH само когато и двата входа са HIGH.

Транзистор

Транзисторът е полупроводниково устройство с три клеми, които могат да бъдат свързани към външна верига. Устройството може да се използва като превключвател, а също и като усилвател за промяна на стойностите или контрол на преминаването на електрически сигнал.

За изграждането на логическа порта И с транзистор бихме използвали транзистори BJT, които могат да бъдат класифицирани в два типа: PNP и NPN - биполярни транзистори. Символът на веригата за всеки от тях може да се види по-долу.

Тази статия ще ви обясни как да изградите И Gate верига с помощта на транзистор. Логиката на AND порта е обяснена по-горе и за да изградим AND порта, използвайки транзистор, ще следваме същата таблица на истината, показана по-горе.

Необходима е електрическа схема и компоненти

Списъкът на компонентите, необходими за изграждане на AND порта с използване на NPN транзистор, са изброени, както следва:

1. Два NPN транзистора. (Можете също да използвате PNP транзистор, ако е наличен)
2. Два 10KΩ резистора и един 4-5KΩ резистор.
3. Един светодиод (светодиод) за проверка на изхода.
4. Макет.
5. A + 5V захранване.
6. Два бутона PUSH.
7. Свързване на проводници.

Схемата представлява както входовете A & B за порта AND, така и изхода, Q, който също има + 5V захранване към колектора на първия транзистор, който е свързан последователно към втория транзистор и светодиод е свързан към изхода на вторият транзистор. Входовете A и B са свързани към базовия терминал на транзистора 1 и транзистора 2, съответно и изходът Q преминава към положителния терминален светодиод. Диаграмата по-долу представлява обяснената по-горе схема за изграждане на AND порта с използване на NPN транзистор.

Транзисторите, използвани в този урок, са BC547 NPN транзистор и са добавени с всички гореспоменати компоненти във веригата, както е показано по-долу.

Ако нямате бутоните със себе си, можете също да използвате проводници като превключвател, като ги добавяте или премахвате, когато е необходимо (вместо да натискате ключа). Същото може да се види на видеото, където бих използвал проводниците като превключвател, свързан към основния терминал и за двата транзистора.

Същата схема, когато е изградена с помощта на гореспоменатите хардуерни компоненти, схемата ще изглежда нещо като на изображението по-долу.

Работа на And Gate с помощта на транзистор

Тук ще използваме транзистора като превключвател и така, когато напрежението се подава през колекторния терминал на NPN транзистора, напрежението достига емитерния възел само когато базовият възел има захранващо напрежение между 0V и колекторното напрежение.

По същия начин, схемата по-горе би накарала светодиода да свети, т.е. изходът е 1 (висок), само когато и двата входа са 1 (висок), т.е. когато има захранващо напрежение в базовия терминал на двата транзистора. Това означава, че ще има права линия на тока от VCC (+ 5V захранване) до светодиода и по-нататък към земята. Почивайте във всички случаи, изходът ще бъде 0 (нисък) и светодиодът ще бъде изключен. Всичко това може да бъде обяснено по-подробно чрез разбиране на всеки случай един по един.

Случай 1: Когато двата входа са нула - A = 0 и B = 0.

Когато и двата входа A & B са 0, не е необходимо да натискате нито един от бутоните в този случай. Ако не използвате бутоните, премахнете проводниците, свързани с, бутоните и основния терминал на двата транзистора. И така, получихме и двата входа A & B като 0 и сега трябва да проверим за изхода, който също трябва да бъде 0 според таблицата за истинност AND gate.

Сега, когато напрежение се подава през колекторния терминал на транзистор 1, емитерът не получава никакъв вход, тъй като стойността на базовия терминал е 0. По същия начин, емитерът на транзистора 1, който е свързан към колектора на транзистора 2, не доставя ток или напрежение, а също и на база стойността на терминал 2 транзистора е 0. Така че, 2 ^-ри емитер транзистора извежда стойност 0 и като резултат, индикаторът ще бъде изключен.

Случай 2: Когато входовете са - A = 0 & B = 1.

Във втория случай, когато входовете са A = 0 & B = 1, веригата има първи вход като 0 (Low) и втория вход като 1 (High), съответно към основата на транзистора 1 и 2. Сега, когато 5V захранване е подадено към колектора на първия транзистор, тогава няма промяна във фазовото изместване на транзистора, тъй като базовият терминал има 0 вход. Което предава стойност 0 на емитера и емитерът на първия транзистор е свързан последователно към колектора на втория транзистор, така че 0 стойност отива в колектора на втори транзистор.

Сега вторият транзистор има висока стойност в основата, така че ще позволи същата стойност, получена в колектора, да премине към излъчвателя. Но тъй като стойността е 0 в колекторния терминал на втория транзистор, затова емитерът също ще бъде 0 и светодиодът, свързан към емитера, няма да свети.

Случай 3: Когато входовете са - A = 1 & B = 0.

Тук входът е 1 (висок) за първата транзисторна база и нисък за втората транзисторна база. И така, текущата пътека ще започне от 5V захранване към колектора на втория транзистор, преминаващ през колектора и емитер на първия транзистор, тъй като стойността на базовия терминал е висока за първия транзистор.

Но във втория транзистор стойността на базовия терминал е 0 и така не преминава ток от колектора към емитера на втория транзистор и в резултат светодиодът все още ще бъде изключен.

Случай 4: Когато двата входа са едно - A = 1 и B = 1.

Последният случай и тук и двата входа трябва да са високи, които са свързани към базовите клеми на двата транзистора. Това означава, че когато ток или напрежение преминат през колектора на двата транзистора, основата достига своето насищане и транзисторът провежда.

Практически обясняващо, когато се осигурява захранване + 5V към колекторния терминал на транзистора 1 и също така базовият терминал е наситен, емитерният терминал ще получи висока мощност, тъй като транзисторът е пристрастен напред Тази висока мощност на емитера отива директно към колектора на 2- ^ри транзистор чрез последователна връзка. Сега, подобно на втория транзистор, входът в колектора е висок и в този случай базовият терминал също е висок, което означава, че вторият транзистор също е в наситено състояние и високият вход ще премине от колектора към емитера. Тази висока мощност на излъчвателя отива към светодиода, който включва светодиода.

Следователно и четирите случая имат същите входове и изходи като действителната логическа порта И. По този начин, ние сме изградили И логическа порта и използвайки транзистор. Надявам се, че сте разбрали урока и сте се радвали да научите нещо ново. Пълната работа на настройката може да бъде намерена във видеото по-долу. В следващия урок ще научим и как да изграждаме ИЛИ порта с транзистор и НЕ порта с транзистор. Ако имате въпроси, оставете ги в раздела за коментари по-долу или използвайте форумите ни за други технически въпроси.