Designe en og gate ved hjelp av transistorer

Som mange av oss vet, er en integrert krets eller IC en kombinasjon av mange små kretser i en liten pakke som sammen utfører en kommandooppgave. Som en operasjonsforsterker eller 555 Timer IC er bygget av en kombinasjon av mange transistorer, flip-flops, logiske porter og andre kombinasjons digitale kretser. Tilsvarende kan en Flip-Flop bygges ved hjelp av en kombinasjon av Logic Gates, og Logic Gates i seg selv kan bygges ved hjelp av noen få transistorer.

Logic Gates er det grunnleggende i en rekke digitale elektroniske kretser. Fra de grunnleggende flip-flops til mikrokontrollere danner logiske porter det underliggende prinsippet om hvordan biter lagres og behandles. De angir forholdet mellom hver inngang og utgang i et system ved hjelp av en artmetisk logikk. Det er mange forskjellige typer logiske porter, og hver av dem har en annen logikk som kan brukes til forskjellige formål. Men fokuset på denne artikkelen vil være på AND-porten fordi vi senere skulle bygge en AND-port ved hjelp av en BJT-transistorkrets. Spennende ikke sant? La oss komme i gang.

OG Logic Gate

AND logic gate er en D-formet logisk gate med to innganger og en enkelt utgang, hvor D-formen mellom inngangen og utgangen er den logiske kretsen. Forholdet mellom inngangs- og utgangsverdier kan forklares ved hjelp av AND Gate Truth Table vist nedenfor.

Ligningenes utgang kan enkelt forklares ved hjelp av AND Gate Boolean ligning, som er Q = A x B eller Q = AB. Derfor, for en AND Gate er utgangen bare HØY når begge inngangene er HØY.

Transistor

En transistor er en halvlederanordning med tre terminaler som kan kobles til en ekstern krets. Enheten kan brukes som en bryter og også som en forsterker for å endre verdiene eller kontrollere overføringen av et elektrisk signal.

For å bygge en AND-logisk gate ved hjelp av en transistor, bruker vi BJT-transistorer som kan klassifiseres videre i to typer: PNP og NPN - Bipolar Junction Transistors. Kretssymbolet for hver av dem kan sees nedenfor.

Denne artikkelen vil forklare deg hvordan du bygger OG Gate-krets ved hjelp av transistor. Logikken til en AND-gate er allerede forklart ovenfor, og for å bygge en AND-gate ved hjelp av en transistor vil vi følge den samme sannhetstabellen som vist ovenfor.

Kretsdiagram og komponenter kreves

Listen over komponenter som kreves for å bygge en AND-gate ved hjelp av en NPN-transistor, er oppført som følger:

1. To NPN-transistorer. (Du kan også bruke PNP-transistor hvis tilgjengelig)
2. To 10KΩ motstander og en 4-5KΩ motstand.
3. Én LED (lysdiode) for å sjekke utgangen.
4. Et brødbrett.
5. A + 5V strømforsyning.
6. To PUSH-knapper.
7. Koble ledninger.

Kretsen representerer både inngangene A & B for AND-porten og utgangen, Q som også har en + 5V forsyning til samleren til den første transistoren som er seriekoblet til den andre transistoren og en LED er koblet til emitterterminalen til den andre transistoren. Inngangene A & B er koblet til basisterminalen til henholdsvis Transistor 1 og Transistor 2, og utgangen Q går til den positive terminal-LED-en. Diagrammet nedenfor representerer den ovenfor forklarte kretsen for å bygge en AND-gate ved hjelp av NPN-transistor.

Transistorene som brukes i denne opplæringen er BC547 NPN-transistor og ble tilsatt med alle de ovennevnte komponentene i kretsen, som vist nedenfor.

Hvis du ikke har trykknappene med deg, kan du også bruke ledninger som en bryter ved å legge til eller fjerne dem når det er nødvendig (i stedet for å trykke på swtich). Det samme kunne sees i videoen der jeg ville bruke ledningene som en bryter koblet til baseterminalen for begge transistorene.

Den samme kretsen når den ble bygd ved hjelp av de ovennevnte maskinvarekomponentene, ville kretsen se ut som på bildet nedenfor.

Arbeid av And Gate ved hjelp av Transistor

Her skal vi bruke transistoren som en bryter, og når en spenning påføres gjennom en kollektorterminal på NPN-transistoren, når spenningen Emitter Junction bare når Base Junction har en spenningsforsyning mellom 0V og Collector Voltage.

Tilsvarende vil kretsen over få LED-en til å lyse, dvs. at utgangen er 1 (høy) bare når begge inngangene er 1 (høy), dvs. når det er en spenningstilførsel ved baseterminalen til begge transistorene. Betydning, det vil være en rett linje strømbane fra VCC (+ 5V strømforsyning) til LED og videre til bakken. Hvil i alle tilfeller, utgangen vil være 0 (lav) og LED-lampen vil være AV. Alt dette kan forklares nærmere ved å forstå hvert tilfelle en etter en.

Tilfelle 1: Når begge inngangene er null - A = 0 & B = 0.

Når begge inngangene A og B er 0, trenger du ikke å trykke på noen av trykknappene i dette tilfellet. Hvis du ikke bruker trykknappene, fjern deretter ledningene som er koblet til, trykknappene og baseterminalen til begge transistorene. Så vi har begge inngangene A & B som 0, og nå må vi sjekke for utdataene, som også skal være 0 i henhold til AND gate sannhetstabellen.

Nå, når en spenning tilføres gjennom kollektorterminalen til Transistor 1, mottar ikke emitteren noen inngang fordi baseterminalverdien er 0. Tilsvarende sender emitteren til transistoren 1 som er koblet til kollektoren til Transistor 2 strøm eller spenning, og også basisterminalverdien til transistoren 2 er 0. Så den ^andre transistoren sender ut verdien 0, og som et resultat vil LED-lampen være AV.

Tilfelle 2: Når inngangene er - A = 0 & B = 1.

I det andre tilfellet, når inngangene er A = 0 & B = 1, har kretsen den første inngangen som henholdsvis 0 (Lav) og den andre inngangen som 1 (Høy) til basen til transistoren 1 & 2. Nå, når en 5V forsyning sendes til samleren til den første transistoren, er det ingen endring i transistorens faseforskyvning siden basisterminalen har 0 inngang. Som overfører 0-verdien til emitteren og emitteren til den første transistoren er koblet til kollektoren til den andre transistoren i serie, slik at 0-verdien går inn i samleren til den andre transistoren.

Nå har den andre transistoren en høy verdi i basen, så den vil tillate at den samme verdien som mottas i samleren, overføres til emitteren. Men siden verdien er 0 i kollektorterminalen til den andre transistoren, vil derfor emitteren også være 0 og LED-en som er koblet til emitteren, vil ikke lyse.

Tilfelle 3: Når inngangene er - A = 1 & B = 0.

Her er inngangen 1 (høy) for den første transistorbasen og lav for den andre transistorbasen. Så, den nåværende banen starter fra 5V strømforsyning til samleren til den andre transistoren som går gjennom kollektoren og emitteren til den første transistoren, siden baseterminalverdien er høy for den første transistoren.

Men i den andre transistoren er basisterminalverdien 0, og så går ingen strøm fra samler til emitteren til den andre transistoren, og som et resultat vil ledningen fortsatt bare være AV.

Tilfelle 4: Når begge inngangene er ett - A = 1 & B = 1.

Det siste tilfellet og her skal begge inngangene være høye som er koblet til basisterminalene til begge transistorene. Dette betyr når en strøm eller spenning passerer gjennom samleren til begge transistorene, når basen metning og transistoren leder.

Praktisk forklaring, når en + 5V-forsyning tilføres til kollektorterminalen til transistoren 1 og også basisterminalen er mettet da, vil emitterterminalen motta et høyt utgangssignal siden transistoren er forspent. Dette høye utgangssignalet ved emitteren går direkte til kollektor i 2 ^nd transistor via en serieforbindelse. Nå, på samme måte ved den andre transistoren, er inngangen på samleren høy, og i dette tilfellet er baseterminalen også høy, noe som betyr at den andre transistoren også er i en mettet tilstand, og den høye inngangen vil passere fra samleren til emitteren. Denne høye effekten på senderen går til lysdioden som slår lysdioden på.

Derfor har alle fire tilfeller samme innganger og utganger som den faktiske OG logiske porten. Dermed har vi bygget en AND Logic gate ved hjelp av en transistor. Håper du forsto opplæringen og likte å lære noe nytt. Fullstendig bearbeiding av oppsettet finner du i videoen nedenfor. I vår neste opplæring vil vi også lære å bygge ELLER gate ved hjelp av transistor og IKKE gate ved hjelp av Transistor. Hvis du har spørsmål, la dem være i kommentarseksjonen nedenfor, eller bruk forumene våre for andre tekniske spørsmål.