Designa en och grind med hjälp av transistorer

Som många av oss vet är en integrerad krets eller IC en kombination av många små kretsar i ett litet paket som tillsammans utför en kommandot. Liksom en operationsförstärkare eller 555 Timer IC är byggd med en kombination av många transistorer, flip-flops, logiska grindar och andra kombinerade digitala kretsar. På samma sätt kan en Flip-Flop byggas med en kombination av Logic Gates och Logic Gates i sig kan byggas med hjälp av några transistorer.

Logic Gates är grunderna i en många digitala elektroniska kretsar. Från grundläggande flip-flops till mikrokontrollers utgör logiska grindar den underliggande principen för hur bitar lagras och bearbetas. De anger förhållandet mellan varje ingång och utgång i ett system med hjälp av en Arthmetic-logik. Det finns många olika typer av logiska grindar och var och en har en annan logik som kan användas för olika ändamål. Men fokus för denna artikel kommer att ligga på AND-porten eftersom vi senare skulle bygga en AND-port med hjälp av en BJT-transistorkrets. Spännande, eller hur? Låt oss börja.

OCH Logic Gate

OCH-logikgrind är en D-formad logikgrind med två ingångar och en enda utgång, där D-formen mellan ingången och utgången är den logiska kretsen. Förhållandet mellan ingångs- och utgångsvärden kan förklaras med hjälp av AND Gate-sanningstabellen nedan.

Ekvationernas utgång kan enkelt förklaras med AND Gate Boolean-ekvationen, som är Q = A x B eller Q = AB. För en OCH-grind är därför endast utgången HÖG när båda ingångarna är HÖGA.

Transistor

En transistor är en halvledaranordning med tre terminaler som kan anslutas till en extern krets. Enheten kan användas som en omkopplare och också som en förstärkare för att ändra värdena eller kontrollera överföringen av en elektrisk signal.

För att bygga en OCH-logisk grind med en transistor skulle vi använda BJT-transistorer som kan klassificeras ytterligare i två typer: PNP och NPN - Bipolära anslutningstransistorer. Kretssymbolen för var och en av dem kan ses nedan.

Den här artikeln kommer att förklara för dig hur man bygger OCH Gate-krets med transistor. Logiken för en AND-grind har redan förklarats ovan och för att bygga en AND-grind med hjälp av en transistor följer vi samma sanningstabell som visas ovan.

Kretsschema och komponenter krävs

Listan över komponenter som krävs för att bygga en AND-grind med hjälp av en NPN-transistor listas enligt följande:

1. Två NPN-transistorer. (Du kan också använda PNP-transistor om tillgänglig)
2. Två 10KΩ motstånd och ett 4-5KΩ motstånd.
3. En LED (Light Emitting Diode) för att kontrollera utgången.
4. En brödbräda.
5. A + 5V strömförsörjning.
6. Två PUSH-knappar.
7. Anslutande ledningar.

Kretsen representerar både ingångarna A & B för AND-grinden och utgången, Q som också har en + 5V matning till kollektorn för den första transistorn som är seriekopplad till den andra transistorn och en LED är ansluten till emitterterminalen på den andra transistorn. Ingångarna A & B är anslutna till basterminalen på Transistor 1 respektive Transistor 2 och utgången Q går till den positiva terminal-LED: n. Nedanstående diagram representerar den ovan förklarade kretsen för att bygga en AND-grind med NPN-transistor.

Transistorerna som används i denna handledning är BC547 NPN-transistor och tillsattes med alla ovan nämnda komponenter i kretsen, som visas nedan.

Om du inte har tryckknapparna med dig kan du också använda ledningar som omkopplare genom att lägga till eller ta bort dem när det behövs (istället för att trycka på swtich). Detsamma kunde ses i videon där jag skulle använda trådarna som en omkopplare ansluten till basterminalen för båda transistorerna.

Samma krets när den byggdes med ovannämnda hårdvarukomponenter, skulle kretsen se ut ungefär som i bilden nedan.

Arbeta med And Gate med hjälp av Transistor

Här kommer vi att använda transistorn som en omkopplare och så, när en spänning appliceras via en Collector terminal på NPN-transistorn, når spänningen Emitter Junction endast när Base Junction har en spänningsmatning mellan 0V och Collector Voltage.

På samma sätt skulle kretsen ovan få LED-lampan att lysa, dvs utgången är 1 (hög) endast när båda ingångarna är 1 (höga), dvs när det finns en spänningsförsörjning vid basterminalen för båda transistorerna. Det betyder att det kommer att finnas en rak linje från VCC (+ 5V strömförsörjning) till lysdioden och vidare till marken. Vila i alla fall, utgången är 0 (låg) och lysdioden är släckt. Allt detta kan förklaras mer detaljerat genom att förstå varje enskilt fall.

Fall 1: När båda ingångarna är noll - A = 0 & B = 0.

När båda ingångarna A & B är 0 behöver du inte trycka på någon av tryckknapparna i det här fallet. Om du inte använder tryckknapparna tar du bort ledningarna som är anslutna till, tryckknapparna och basterminalen på båda transistorerna. Så vi fick båda ingångarna A & B som 0 och nu måste vi kolla efter utgången, som också borde vara 0 enligt AND gate-sanningstabellen.

När en spänning matas genom kollektorterminalen på Transistor 1, mottar emittern ingen ingång eftersom basterminalvärdet är 0. På samma sätt levererar emittern till transistorn 1 som är ansluten till kollektorn i Transistor 2 ström eller spänning och även basterminalvärdet för transistorn 2 är 0. Så, den ^andra transistors sändare matar ut värdet 0 och som ett resultat skulle lysdioden vara OFF.

Fall 2: När ingångarna är - A = 0 & B = 1.

I det andra fallet, när ingångarna är A = 0 & B = 1, har kretsen den första ingången som 0 (Låg) och den andra ingången som 1 (Hög) till basen på transistorn 1 respektive 2. Nu, när en 5V matning skickas till kollektorn för den första transistorn, sker ingen förändring i transistorns fasförskjutning eftersom basterminalen har 0 ingång. Som överför 0-värdet till sändaren och sändaren för den första transistorn är ansluten till kollektorn för den andra transistorn i serie, så 0-värdet går in i kollektorn för den andra transistorn.

Nu har den andra transistorn ett högt värde i basen, så det skulle tillåta samma värde som tas emot i kollektorn att passera till sändaren. Men eftersom värdet är 0 i kollektorterminalen på den andra transistorn, kommer det därför att sändaren också kommer att vara 0 och lysdioden ansluten till sändaren skulle inte lysa.

Fall 3: När ingångarna är - A = 1 & B = 0.

Här är ingången 1 (hög) för den första transistorbasen och låg för den andra transistorbasen. Så nu kommer den aktuella vägen att starta från 5V strömförsörjning till kollektorn för den andra transistorn som passerar genom kollektorn och emittern för den första transistorn eftersom basterminalvärdet är högt för den första transistorn.

Men i den andra transistorn är basterminalvärdet 0 och så går ingen ström från kollektorn till sändaren i den andra transistorn och som ett resultat skulle ledningen fortfarande endast vara AV.

Fall 4: När båda ingångarna är en - A = 1 & B = 1.

Det sista fallet och här antas båda ingångarna vara höga som är anslutna till basterminalerna på båda transistorerna. Detta betyder att när en ström eller spänning passerar genom kollektorn för båda transistorerna når basen sin mättnad och transistorn leder.

Praktiskt förklarar, när en + 5V-matning tillförs transistorns kollektorterminal och dessutom basterminalen är mättad, skulle emitterterminalen få en hög uteffekt eftersom transistorn är förspänd framåt. Denna höga effekt vid sändaren går direkt till kollektorn för ^andra transistorn genom en seriekoppling. Nu, på samma sätt vid den andra transistorn, är ingången vid kollektorn hög och i detta fall är basterminalen också hög, vilket innebär att den andra transistorn också är i ett mättat tillstånd och den höga ingången skulle passera från kollektorn till sändaren. Denna höga effekt vid sändaren går till lysdioden som tänder lysdioden.

Följaktligen har alla fyra fallen samma in- och utgångar som den faktiska OCH-logikgrinden. Således har vi byggt en AND Logic gate med en transistor. Hoppas att du förstod handledningen och tyckte om att lära dig något nytt. Det fullständiga arbetet med inställningen finns i videon nedan. I vår nästa handledning lär vi oss också hur man bygger ELLER-grind med hjälp av transistor och INTE grind med transistor. Om du har några frågor lämnar du dem i kommentarfältet nedan eller använder våra forum för andra tekniska frågor.