Dvojité logické tranzistorové brány: 10 krokov

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy zmenené: 2025-01-23 15:06

Tranzistorové brány staviam trochu inak ako väčšina ostatných inžinierov elektroniky. Väčšina ľudí stavia tranzistorové brány; budujte ich s ohľadom iba na pozitívnu logiku, brány v integrovaných obvodoch však majú dve logiky, pozitívnu logiku a negatívnu logiku. A svoje tranzistorové brány staviam s pozitívnou a negatívnou logikou.

Hoci je tu osem brán; Vyrovnávacia pamäť, invertor alebo nie, a, Nand, Alebo, Nor, Xor a Xnor, sú vyrobené z troch obvodov brány. A keď staviate dvojité logické brány, tri obvody použité na stavbu brány sú invertor alebo nie, Nand a Nor, ostatné brány sú vyrobené z dvoch alebo viacerých z týchto troch brán.

Prečo stavať tranzistorové brány? Tu je päť dôvodov, prečo si postaviť vlastné brány.

1. Nemáte bránu, ktorú potrebujete.

2. Chcete bránu, ktorá prenáša viac energie ako štandardný integrovaný obvod brány.

3. Chcete iba jednu bránu a nenávidíte plytvanie ostatnými bránami na IC.

4. Náklady na jeden tranzistorový menič sú nižšie ako 0,25 USD a hexadecimálne striedače na 1,00 USD a vyššie.

5. Chcete lepšie porozumieť bránam.

Krok 1: Nástroje a diely

Brány v tomto návode sú ¼ wattové brány, ak chcete postaviť brány s vyšším výkonom, budete potrebovať komponenty s vyšším výkonom.

Prepojovacie vodiče

Breadboard

Zdroj

1 x SN74LS04 IC

2 x prepínače

2 x LED diódy 1 červená 1 zelená

2 x 820 Ω ¼ w odpory

2 x 1 kΩ ¼ w odpory

3 x 10 kΩ ¼ w odpory

3 x NPN tranzistory na všeobecné účely, použil som 2N3904.

2 x tranzistory PNP na všeobecné použitie, použil som 2N3906.

Krok 2: Duálna logika

Keď sa pozriete na tabuľku pravdy brány; ako napríklad dvojitý vstup alebo brána, dostanete tabuľku pravdy, ktorá vyzerá takto. Toto je tabuľka pozitívnej pravdy pre bránu Or. Pod A a B sú vstupy do brány a Q je výstup. 1 predstavuje logickú hodnotu 1 alebo + 5 voltov a 0 predstavuje logickú hodnotu 0 alebo 0 voltov. Takže keď väčšina ľudí stavia bránu z tranzistorov, stavia jej logickú hodnotu 1 alebo + 5 voltov a logickú hodnotu 0 alebo žiadne volty. To sa však nestane s výstupom brány v integrovanom obvode.

Keď výstup brány prejde z logickej hodnoty 1 na logickú hodnotu 0, výstup tejto brány prejde z + 5 voltov s prúdom prúdiacim von z výstupu na 0 voltov s prúdom prúdiacim do výstupu brány. Prúd zmení smer. Keď použijete obrátený tok prúdu, nazýva sa to záporná logika, kde 0 voltov je - 1 logická hodnota a + 5 voltov je - 0 logická hodnota.

To, čo to robí, je najľahšie zistiť, keď pripojíte výstup akejkoľvek brány; na základňu tranzistora NPN a tranzistora PNP v sérii s diódou LED. Zatiaľ čo výstup brány je logická hodnota 1 (5 voltov), tranzistor NPN je zatvorený a dióda LED v sérii s tranzistorom NPN sa rozsvieti. Keď výstup brány prejde z logickej hodnoty 1 na logickú hodnotu 0 (5 voltov až 0 voltov), prúd zmení smer a tranzistor NPN sa otvorí, keď sa tranzistor PNP zatvorí. Tým sa vypne LED v sérii s tranzistorom NPN a rozsvieti sa LED v sérii s tranzistorom PNP.

Moje tranzistorové brány majú rovnakú duálnu logiku ako brány v integrovaných obvodoch. Kým výstup brány je logická hodnota 1 (5 voltov), tranzistor NPN je zatvorený a LED dióda v sérii s tranzistorom NPN sa rozsvieti. Keď výstup brány prejde z logickej hodnoty 1 na logickú hodnotu 0 (5 voltov až 0 voltov), prúd zmení smer a tranzistor NPN sa otvorí, keď sa tranzistor PNP zatvorí. Tým sa vypne LED v sérii s tranzistorom NPN a rozsvieti sa LED v sérii s tranzistorom PNP.

Krok 3: Nie alebo brána invertora

Brána Inverter alebo Inverter je prvou z 3 brán potrebných na výrobu ďalších 5 brán.

Keď je vstup (A) hradla meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd z výstupu (Q) ide.

Keď je vstup (A) hradla meniča 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN je zatvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistor.

Krok 4: Nand Gate

Brána Nand je druhou z troch brán potrebných na výrobu ďalších 5 brán.

Keď sú vstupy (A a B) brány Nand 0 alebo 0 voltov, obidva tranzistory NPN sú otvorené a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd ide von z výstupu (Q).

Keď je vstup (A) brány Nand 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je zatvorený. A keď je vstup (B) brány Nand 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe B je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd z výstupu (Q).

Keď je vstup (A) brány Nand 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je otvorený. A keď je vstup (B) brány Nand 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe B je zatvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd ide von z výstupu (Q).

Keď sú vstupy (A a B) brány Nand 1 alebo +5 voltov, oba tranzistory NPN sú zatvorené a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistory.

Krok 5: Ani brána

Brána Nor je treťou z troch brán potrebných na výrobu ďalších 5 brán.

Keď sú vstupy (A a B) brány Nor 0 alebo 0 voltov, oba tranzistory NPN sú otvorené a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd ide von z výstupu (Q).

Keď je vstup (A) brány Nor 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je zatvorený. A keď je vstup (B) brány Nor 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe B je otvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd ide na zem cez tranzistor na vstupe A.

Keď je vstup (A) brány Nor 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je otvorený. A keď je vstup (B) brány Nor 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe B je zatvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd ide na zem cez tranzistor na B vstup.

Keď sú vstupy (A a B) brány Nor 1 alebo +5 voltov, oba tranzistory NPN sú zatvorené a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem oboma tranzistory.

Krok 6: Vyrovnávacia pamäť

Vyrovnávacia pamäť používa dve rovnaké brány; dve brány nie alebo invertora v sérii.

Keď je vstup (A) prvého hradla meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup je 1 alebo +5 voltov na vstupe druhého meniča. Keď je vstup druhej brány meniča 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN je zatvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistor.

Keď je vstup (A) prvého hradla meniča 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN je zatvorený a výstup je 0 alebo 0 voltov na vstupe druhého meniča. Keď je vstup druhej brány meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd výstup (Q) vypne.

Krok 7: A brána

Brána And je brána Nand a brána Not alebo Invertor v sérii.

Vstupy sú rovnaké ako bránu Nand, výstup je však obrátený bránou Not alebo Inverter.

Keď sú vstupy (A a B) hradla And 0 alebo 0 voltov, obidva tranzistory NPN sú otvorené, výstup prvého hradla je 1 alebo +5 voltov. Keď je vstup brány meniča 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN je zatvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistor.

Keď je vstup (A) brány And 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je zatvorený. A keď je vstup (B) brány And 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe B je otvorený, výstup prvej brány je 1 alebo +5 voltov. Keď je vstup brány meniča 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN je zatvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistor.

Keď je vstup (A) brány And 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je otvorený. A keď je vstup (B) brány And 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe B je zatvorený, výstup prvej brány je 1 alebo +5 voltov. Keď je vstup brány meniča 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN je zatvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistor.

Keď sú vstupy (A a B) brány Nand 1 alebo +5 voltov, oba tranzistory NPN sú zatvorené a výstup prvej brány je 0 alebo 0 voltov. Keď je vstup brány meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd výstup (Q) vypne.

Krok 8: Alebo brána

Brána Or je brána Nor a brána Not alebo Invertor v sérii.

Vstupy sú rovnaké ako pre bránu Nor, výstup je však obrátený bránou Not alebo Inverter.

Keď sú vstupy (A a B) brány Or 0 alebo 0 voltov oba tranzistory NPN otvorené, výstup prvej brány je 1 alebo +5 voltov. Keď je vstup brány meniča 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN je zatvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistor.

Keď je vstup (A) brány Or 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je zatvorený. A keď je vstup (B) brány Nor 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe B je otvorený a výstup prvej brány je 0 alebo 0 voltov. Keď je vstup brány meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd výstup (Q) vypne.

Keď je vstup (A) brány Or 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je otvorený. A keď je vstup (B) brány Nor 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe B je zatvorený a výstup prvej brány je 0 alebo 0 voltov. Keď je vstup brány meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd výstup (Q) vypne.

Keď sú vstupy (A a B) brány Or 1 alebo +5 voltov, oba tranzistory NPN sú zatvorené a výstup prvej brány je 0 alebo 0 voltov. Keď je vstup brány meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd výstup (Q) vypne.

Krok 9: Exkluzívna brána Nor (Xnor)

Brána Exclusive Nor je konfigurovaná ako dve brány Nand paralelne prepojené ako brána Nor s dvoma hornými tranzistormi PNP tranzistormi.

Keď sú vstupy (A a B) brány Xnor 0 alebo 0 voltov, oba tranzistory NPN sú otvorené a oba tranzistory PNP sú zatvorené. Výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd ide von z výstupu (Q).

Keď je vstup (A) brány Xnor 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je zatvorený a tranzistor PNP je otvorený. So vstupom (B) brány Xnor je 0 alebo 0 voltov, tranzistor PNP na vstupe B je zatvorený a tranzistor NPN je otvorený. Výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek pozitívny prúd ide na zem cez uzavreté tranzistory.

Keď je vstup (A) brány Xnor 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je otvorený a tranzistor PNP je zatvorený. So vstupom (B) brány Xnor je 1 alebo +5 voltov je tranzistor PNP na vstupe B otvorený a tranzistor NPN je zatvorený. Výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek pozitívny prúd ide na zem cez uzavreté tranzistory.

Keď sú vstupy (A a B) brány Xnor 1 alebo +5 voltov, oba tranzistory NPN sú zatvorené a oba tranzistory PNP sú otvorené. Výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd ide von z výstupu (Q).

Krok 10: Exkluzívne alebo brána (Xor)

Exkluzívna alebo brána; používa všetky tri kľúčové brány a je nakonfigurovaný ako dve brány Nand paralelne zapojené ako brána Nor s dvoma vrchnými tranzistormi PNP tranzistormi a bránou Not alebo Inverter v sérii.

Vstupy brány Xor sú rovnaké ako brány Xnor, výstup je však obrátený bránou Not alebo Inverter.

Keď sú vstupy (A a B) brány Xnor 0 alebo 0 voltov, oba tranzistory NPN sú otvorené a oba tranzistory PNP sú zatvorené a výstup prvej sady brán je 1 alebo +5 voltov. Keď je vstup brány meniča 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN je zatvorený a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistor.

Keď je vstup (A) brány Xnor 1 alebo +5 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je zatvorený a tranzistor PNP je otvorený. So vstupom (B) brány Xnor je 0 alebo 0 voltov, tranzistor PNP na vstupe B je zatvorený a tranzistor NPN je otvorený, 0 alebo 0 voltov na vstup meniča. Keď je vstup brány meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd výstup (Q) vypne.

Keď je vstup (A) brány Xnor 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN na vstupe A je otvorený a tranzistor PNP je zatvorený. So vstupom (B) brány Xnor je 1 alebo +5 voltov, tranzistor PNP na vstupe B je otvorený a tranzistor NPN je zatvorený, 0 alebo 0 voltov na vstupe meniča. Keď je vstup brány meniča 0 alebo 0 voltov, tranzistor NPN je otvorený a výstup (Q) je 1 alebo +5 voltov a akýkoľvek kladný prúd výstup (Q) vypne.

Keď sú vstupy (A a B) brány Xnor 1 alebo +5 voltov, oba tranzistory NPN sú zatvorené a obidva tranzistory PNP otvorené. Keď je vstup druhej brány meniča 1 alebo +5 voltov NPN tranzistor je uzavretý a výstup (Q) je 0 alebo 0 voltov a akýkoľvek kladný prúd prechádza na zem cez tranzistor.

Víťaz v súťaži Tipy a triky v oblasti elektroniky