Suunnittelu ja portti käyttämällä transistoreita

Kuten monet meistä tietävät, integroitu piiri tai IC on monien pienten piirien yhdistelmä pienessä paketissa, joka yhdessä suorittaa comman-tehtävän. Operatiivisen vahvistimen tavoin tai 555 Timer IC on rakennettu yhdistämällä monia transistoreita, flip-floppeja, logiikkaportteja ja muita yhdistelmäkohtaisia ​​digitaalisia piirejä. Vastaavasti Flip-Flop voidaan rakentaa käyttämällä logiikkaporttien yhdistelmää, ja itse logiikkaportit voidaan rakentaa muutamalla transistorilla.

Logiikkaportit ovat monien digitaalisten elektronisten piirien perusasiat. Logiikkaportit muodostavat perusperiaatteen siitä, kuinka bittiä varastoidaan ja käsitellään, peruskiipeistä mikrokontrollereihin. Ne ilmoittavat järjestelmän jokaisen tulon ja lähdön välisen suhteen niveltulehduslogiikkaa käyttäen. Loogisia portteja on monia erilaisia, ja jokaisella niistä on erilainen logiikka, jota käytetään eri tarkoituksiin. Mutta tämän artikkelin painopiste on AND-portissa, koska myöhemmin rakennamme AND-porttia BJT-transistoripiirillä. Jännittävä eikö? Aloitetaan.

JA logiikkaportti

AND-logiikkaportti on D-muotoinen logiikkaportti, jossa on kaksi tuloa ja yksi lähtö, jossa tulon ja lähdön välinen D-muoto on logiikkapiiri. Tulo- ja lähtöarvojen välinen suhde voidaan selittää alla esitetyllä AND Gate Truth -taulukolla.

Yhtälöiden tulos voidaan helposti selittää AND Gate Boolen -yhtälöllä, joka on Q = A x B tai Q = AB. Siksi AND-portille lähtö on KORKEA vain, kun molemmat tulot ovat KORKEAT.

Transistori

Transistori on puolijohdelaite, jossa on kolme liitintä, jotka voidaan liittää ulkoiseen piiriin. Laitetta voidaan käyttää kytkimenä ja myös vahvistimena arvojen muuttamiseen tai sähköisen signaalin kulun ohjaamiseen.

Ja rakentaa loogisen JA-portin avulla transistori meillä olisi käyttää BJT transistorit, jotka voidaan edelleen luokitella kahteen tyyppiin: PNP ja NPN - bipolaarisia. Jokaisen piirisymboli näkyy alla.

Tämä artikkeli kertoo sinulle, kuinka rakentaa JA-porttipiiri transistorilla. AND-portin logiikka on jo selitetty edellä, ja rakentaessamme AND-portin käyttämällä transistoria noudatamme samaa yllä olevaa taulukkoa.

Piirikaavio ja vaaditut komponentit

Luettelo komponenteista, joita tarvitaan AND-portin rakentamiseen NPN-transistorin avulla, on lueteltu seuraavasti:

1. Kaksi NPN-transistoria. (Voit käyttää myös PNP-transistoria, jos saatavilla)
2. Kaksi 10KΩ vastusta ja yksi 4-5KΩ vastus.
3. Yksi LED (valodiodi) lähdön tarkistamiseksi.
4. Leipälauta.
5. A + 5 V virtalähde.
6. Kaksi PUSH-painiketta.
7. Johtojen liittäminen.

Piiri edustaa sekä tuloja A & B AND-portille että ulostulolle Q, jolla on myös + 5 V: n syöttö ensimmäisen transistorin kollektoriin, joka on kytketty sarjaan toiseen transistoriin, ja LED on kytketty toinen transistori. Tulot A ja B on kytketty vastaavasti transistorin 1 ja transistorin 2 tukiliittimiin ja lähtö Q menee positiivisen liittimen LEDiin. Alla oleva kaavio kuvaa yllä selitetyn piirin AND-portin rakentamiseksi NPN-transistorin avulla.

Tässä opetusohjelmassa käytetyt transistorit ovat BC547 NPN -transistoreita, ja ne on lisätty piiriin kaikkien edellä mainittujen komponenttien kanssa, kuten alla on esitetty.

Jos sinulla ei ole painikkeita mukanasi, voit myös käyttää johtoja kytkimenä lisäämällä tai poistamalla niitä tarvittaessa (sen sijaan, että painat swtichiä). Sama näkyi videossa, jossa käytän johtoja kytkimenä, joka on kytketty molempien transistoreiden tukiasemaan.

Sama piiri, kun se rakennetaan käyttäen yllä mainittuja laitteistokomponentteja, piiri näyttäisi olevan samanlainen kuin alla olevassa kuvassa.

Ja portin toiminta transistorin avulla

Täällä käytämme transistoria kytkimenä, joten kun jännitettä syötetään NPN-transistorin kollektoriliittimen kautta, jännite saavuttaa emitteriliitoksen vain, kun tukiliitännän jännitesyöttö on 0 V ja kollektorijännite.

Vastaavasti yllä oleva piiri saisi ledin palamaan, ts. Lähtö on 1 (korkea) vain, kun molemmat tulot ovat 1 (korkea), ts. Kun molempien transistoreiden tukiliittimissä on jännitesyöttö. Tämä tarkoittaa, että VCC: stä (+ 5 V: n virtalähde) kulkee suora viiva LED-valolle ja edelleen maahan. Lepo kaikissa tapauksissa, lähtö on 0 (matala) ja LED ei pala. Nämä kaikki voidaan selittää yksityiskohtaisemmin ymmärtämällä kukin tapaus yksitellen.

Tapaus 1: Kun molemmat tulot ovat nollia - A = 0 ja B = 0.

Kun molemmat tulot A ja B ovat 0, tässä tapauksessa sinun ei tarvitse painaa mitään painikkeita. Jos et käytä painikkeita, irrota molempien transistoreiden liitetyt johdot, painikkeet ja tukiliitin. Joten saimme molemmat tulot A & B arvona 0 ja nyt meidän on tarkistettava lähtö, jonka pitäisi myös olla 0 AND-portin totuustaulukon mukaan.

Nyt kun jännite syötetään transistorin 1 kollektoriliittimen kautta, emitteri ei vastaanota mitään tuloa, koska perusliittimen arvo on 0. Samoin transistorin 1 emitteri, joka on kytketty transistorin 2 kollektoriin, ei Virta tai jännite ja myös transistorin 2 perusliittimen arvo on 0. Joten ^toinen transistorin emitteri antaa arvon 0 ja seurauksena LED olisi POIS.

Tapaus 2: Kun tulot ovat - A = 0 & B = 1.

Toisessa tapauksessa, kun tulot ovat A = 0 & B = 1, piirillä on ensimmäinen tulo arvona 0 (matala) ja toisen tulon arvo 1 (korkea) transistorin 1 ja 2 kantaan, vastaavasti. Nyt kun 5 V: n syöttö johdetaan ensimmäisen transistorin kollektoriin, transistorin vaihesiirtymässä ei ole muutoksia, koska tukiasemassa on 0 tuloa. Mikä välittää 0 arvon lähettimelle ja ensimmäisen transistorin emitteri on kytketty toisen transistorin kollektoriin sarjassa, joten 0 arvo menee toisen transistorin kollektoriin.

Toisella transistorilla on korkea arvo kannassa, joten se antaisi kollektorissa vastaanotetun saman arvon siirtyä emitterille. Mutta koska arvo on 0 toisen transistorin kollektoriliittimessä, siksi emitteri on myös 0 ja emitteriin kytketty LED ei hehku.

Tapaus 3: Kun tulot ovat - A = 1 & B = 0.

Tässä tulo on 1 (korkea) ensimmäiselle transistorialustalle ja matala toiselle transistorialustalle. Joten nykyinen polku alkaa 5 V: n virtalähteestä toisen transistorin kollektoriin, joka kulkee ensimmäisen transistorin kollektorin ja emitterin läpi, koska ensimmäisen transistorin perusliittimen arvo on korkea.

Mutta toisessa transistorissa perusliittimen arvo on 0, joten virtaa ei kulkeudu kollektorista toisen transistorin emitteriin, minkä seurauksena led olisi edelleen pois päältä.

Tapaus 4: Kun molemmat tulot ovat yhtä - A = 1 & B = 1.

Viimeisen tapauksen ja tässä molempien tulojen oletetaan olevan korkeita, jotka on kytketty molempien transistorien tukiliittimiin. Tämä tarkoittaa sitä, että kun virta tai jännite kulkee molempien transistorien kollektorin läpi, emäs saavuttaa kylläisyytensä ja transistori johtaa.

Käytännössä selitetään, kun + 5 V: n syöttö syötetään transistorin 1 kollektoriliittimeen ja myös tukiasema on kyllästetty, emitteriliitin saisi korkean lähdön, koska transistori on eteenpäin esijännitetty. Tämä korkea lähtö emitterissä menee suoraan toisen transistorin kollektoriin ^{sarjayhteyden} kautta. Samoin toisen transistorin kohdalla kollektorin tulo on korkea ja tässä tapauksessa myös tukiasema on korkea, mikä tarkoittaa, että toinen transistori on myös kyllästetyssä tilassa ja korkea tulo siirtyisi kollektorista emitteriin. Tämä korkea lähetinteho lähtee LEDiin, joka sytyttää LEDin.

Näin ollen kaikilla neljällä tapauksella on samat tulot ja lähdöt kuin varsinaisella JA-logiikkaportilla. Siksi olemme rakentaneet AND Logic -portin käyttämällä transistoria. Toivottavasti ymmärrät opetusohjelman ja nautit oppimasta jotain uutta. Kokoonpanon täydellinen toiminta löytyy alla olevasta videosta. Seuraavassa opetusohjelmassa opimme myös TAI-portin rakentamisen transistorilla ja EI-portin käyttämisen transistorilla. Jos sinulla on kysyttävää, jätä ne alla olevaan kommenttiosioon tai käytä foorumeitamme muihin teknisiin kysymyksiin.