Projektavimas ir vartai naudojant tranzistorius

Kaip daugelis iš mūsų žino, kad integrinė grandinė arba IC yra daugelio mažų grandinių, esančių mažoje pakuotėje, derinys, kuris kartu atlieka paprastą užduotį. Kaip ir operacinis stiprintuvas, ar „555 Timer IC“ yra sukurtas derinant daugelį tranzistorių, „Flip-Flops“, „Logic Gates“ ir kitų kombinuotų skaitmeninių grandinių. Panašiai „Flip-Flop“ gali būti sukurtas naudojant „Logic Gates“ derinį, o pačius „Logic Gates“ - naudojant kelis tranzistorius.

„Logic Gates“ yra daugelio skaitmeninių elektroninių grandinių pagrindai. Nuo pagrindinių „Flip-Flops“ iki mikrovaldiklių loginiai vartai sudaro pagrindinį bitų laikymo ir apdorojimo principą. Jie nurodo santykį tarp kiekvieno sistemos įvesties ir išvesties, naudojant artretinę logiką. Yra daug skirtingų loginių vartų tipų ir kiekvienas iš jų turi skirtingą logiką, kuri bus naudojama skirtingiems tikslams. Tačiau šiame straipsnyje daugiausia dėmesio bus skiriama „ AND Gate“, nes vėliau mes statysime „AND Gate“ naudodami BJT tranzistoriaus grandinę. Jaudina tiesa? Pradėkime.

IR logikos vartai

AND loginiai vartai yra D formos loginiai vartai su dviem įėjimais ir vienu vieninteliu išėjimu, kur D forma tarp įėjimo ir išėjimo yra loginė grandinė. Ryšį tarp įvesties ir išvesties reikšmių galima paaiškinti naudojant toliau pateiktą AND Gate Truth lentelę.

Lygčių išvestį galima lengvai paaiškinti naudojant AND Gate Boolean lygtį, kuri yra Q = A x B arba Q = AB. Taigi „AND Gate“ išėjimas yra AUKŠTAS tik tada, kai abu įėjimai yra aukšti.

Tranzistorius

Tranzistorius yra puslaidininkinis įtaisas, turintis tris gnybtus, kuriuos galima prijungti prie išorinės grandinės. Prietaisą galima naudoti kaip jungiklį, taip pat kaip stiprintuvą, norint pakeisti vertes arba kontroliuoti elektros signalo perdavimą.

Norėdami sukurti IR loginius vartus naudodami tranzistorių, mes naudosime BJT tranzistorius, kuriuos galima toliau klasifikuoti į du tipus: PNP ir NPN - bipoliniai jungiamieji tranzistoriai. Kiekvieno iš jų grandinės simbolį galima pamatyti žemiau.

Šis straipsnis jums paaiškins, kaip sukurti IR vartų grandinę naudojant tranzistorių. AND vartų logika jau yra paaiškinta aukščiau, ir, norėdami pastatyti AND vartus naudodami tranzistorių, vadovausimės ta pačia aukščiau pateikta tiesos lentele.

Būtina grandinės schema ir komponentai

Komponentų, reikalingų sukurti „AND gate“ naudojant NPN tranzistorių, sąrašas yra išvardytas taip:

1. Du NPN tranzistoriai. (Taip pat galite naudoti PNP tranzistorių, jei yra)
2. Du 10KΩ rezistoriai ir vienas 4-5KΩ rezistorius.
3. Vienas šviesos diodas (šviesos diodas) išėjimui patikrinti.
4. Duonos lenta.
5. A + 5V maitinimo šaltinis.
6. Du mygtukai PUSH.
7. Laidų sujungimas.

Ši grandinė atspindi tiek įėjimo A ir B įvadus, tiek išvestį Q, kuri taip pat turi + 5 V maitinimą į pirmojo tranzistoriaus kolektorių, kuris nuosekliai sujungtas su antruoju tranzistoriumi, o LED yra prijungtas prie antrasis tranzistorius. Įėjimai A ir B yra atitinkamai prijungti prie tranzistoriaus 1 ir 2 tranzistoriaus pagrindo gnybtų, o išėjimas Q eina į teigiamą terminalo šviesos diodą. Žemiau pateiktoje diagramoje pavaizduota aukščiau paaiškinta grandinė, skirta statyti AND vartus naudojant NPN tranzistorių.

Šioje pamokoje naudojami tranzistoriai yra BC547 NPN tranzistoriai ir buvo pridėti su visais aukščiau paminėtais komponentais grandinėje, kaip parodyta žemiau.

Jei neturite su savimi mygtukų, laidus taip pat galite naudoti kaip jungiklį, prireikus juos pridėdami arba nuimdami (užuot paspaudę „swtich“). Tą patį buvo galima pamatyti vaizdo įraše, kur laidus naudosčiau kaip jungiklį, prijungtą prie bazinio terminalo abiem tranzistoriams.

Ta pati grandinė, sukonstruota naudojant pirmiau minėtus aparatūros komponentus, grandinė atrodys panašiai kaip paveikslėlyje žemiau.

„And Gate“ darbas naudojant tranzistorių

Čia mes naudosime tranzistorių kaip jungiklį, taigi, kai įtampa įjungiama per NPN tranzistoriaus kolektoriaus gnybtą, įtampa pasiekia Emiterio sandūrą tik tada, kai pagrindinė jungtis turi įtampą tarp 0 V ir kolektoriaus įtampos.

Panašiai aukščiau esanti grandinė LED šviečia, ty išėjimas yra 1 (aukštas) tik tada, kai abu įėjimai yra 1 (aukšti), ty kai abiejų tranzistorių pagrindiniame gnybte yra įtampa. Tai reiškia, kad nuo VCC (+ 5 V maitinimo šaltinis) iki šviesos diodo bus toliau tiesiai į žemę. Visais atvejais ilsėkitės, išėjimas bus 0 (žemas), o šviesos diodas bus išjungtas. Visa tai galima paaiškinti išsamiau, suprantant kiekvieną atvejį po vieną.

1 atvejis: kai abu įėjimai yra lygūs nuliui - A = 0 ir B = 0.

Kai abu įėjimai A ir B yra 0, šiuo atveju nereikia spausti nė vieno mygtuko. Jei nenaudojate mygtukų, tada nuimkite laidus, prijungtus, abiejų tranzistorių mygtukus ir pagrindinį gnybtą. Taigi, abu įvadus A ir B gavome kaip 0, o dabar turime patikrinti išvestį, kuri taip pat turėtų būti 0 pagal AND vartų tiesos lentelę.

Dabar, kai įtampa tiekiama per tranzistoriaus 1 kolektoriaus gnybtą, spinduolis negauna jokio įėjimo, nes pagrindinė gnybto vertė yra 0. Panašiai tranzistoriaus 1 spinduolis, prijungtas prie tranzistoriaus 2 kolektoriaus, tiekia srovė arba įtampa, taip pat bazinė tranzistoriaus 2 terminalo vertė yra 0. Taigi, ^antrojo tranzistoriaus spinduolis išleidžia 0 reikšmę ir dėl to šviesos diodas bus išjungtas.

2 atvejis: kai įėjimai yra - A = 0 ir B = 1.

Antruoju atveju, kai įėjimai yra A = 0 ir B = 1, grandinės pirmasis įėjimas yra kaip 0 (žemas), o antrasis - kaip 1 (aukštas) į tranzistorių 1 ir 2 pagrindą. Dabar, kai 5 V maitinimas yra perduotas pirmojo tranzistoriaus kolektoriui, tranzistoriaus fazinis poslinkis nesikeičia, nes pagrindiniame gnybte yra 0 įėjimų. Kuris perduoda emiteriui 0 vertę, o pirmojo tranzistoriaus spinduolis yra nuosekliai prijungtas prie antrojo tranzistoriaus kolektoriaus, taigi 0 vertė patenka į antrojo tranzistoriaus kolektorių.

Dabar antrojo tranzistoriaus bazėje yra didelė vertė, todėl ji leistų tą pačią kolektoriuje gautą vertę pereiti į spinduolį. Kadangi antrojo tranzistoriaus kolektoriaus gnybte vertė yra 0, todėl emitteris taip pat bus 0, o prie emiterio prijungtas šviesos diodas nešviestų.

3 atvejis: kai įėjimai yra - A = 1 ir B = 0.

Čia įėjimas yra 1 (didelis) pirmajai tranzistoriaus bazei ir mažas antrosios tranzistoriaus bazei. Taigi, dabartinis kelias prasidės nuo 5 V maitinimo šaltinio iki antrojo tranzistoriaus kolektoriaus, einančio per pirmojo tranzistoriaus kolektorių ir emiterį, nes pirmojo tranzistoriaus bazinė terminalo vertė yra didelė.

Tačiau antrojo tranzistoriaus bazinė terminalo vertė yra 0, taigi srovė nepraeina iš kolektoriaus į antrojo tranzistoriaus emiterį, todėl lempa vis tiek bus išjungta.

4 atvejis: kai abu įėjimai yra po vieną - A = 1 ir B = 1.

Paskutinis atvejis ir čia abu įėjimai turėtų būti aukšti, kurie yra prijungti prie abiejų tranzistorių bazinių gnybtų. Tai reiškia, kad kai srovė ar įtampa praeina per abiejų tranzistorių kolektorių, pagrindas pasiekia savo prisotinimą ir tranzistorius laidus.

Praktiškai paaiškinant, kai + 5 V maitinimas tiekiamas į tranzistoriaus 1 kolektoriaus gnybtą, o pagrindo gnybtas yra prisotintas, emiterio gnybtas gautų didelę išvestį, nes tranzistorius yra nukreiptas į priekį. Ši didelė emiterio galia per nuoseklųjį ryšį patenka tiesiai į ^antrojo tranzistoriaus kolektorių. Dabar, panašiai kaip antrame tranzistoriuje, kolektoriaus įėjimas yra didelis ir šiuo atveju pagrindo gnybtas taip pat yra didelis, o tai reiškia, kad antrasis tranzistorius taip pat yra prisotintas, o didelis įėjimas pereitų iš kolektoriaus į emiterį. Ši didelė emiterio galia nukreipiama į šviesos diodą, kuris įjungia šviesos diodą.

Taigi, visi keturi atvejai turi tuos pačius įėjimus ir išėjimus, kaip ir tikrieji IR loginiai vartai. Taigi mes sukūrėme „ AND Logic“ vartus naudodami tranzistorių. Tikiuosi, kad supratote pamoką ir patiko mokytis kažko naujo. Visą sąrankos darbą galite rasti žemiau esančiame vaizdo įraše. Mūsų kitoje pamokoje mes taip pat sužinosime, kaip sukurti ARBA vartus naudojant tranzistorių, o NE vartus - naudojant tranzistorius. Jei turite klausimų, palikite juos komentarų skiltyje žemiau arba naudokite mūsų forumus kitiems techniniams klausimams.