Vytvořte XOR bránu z tranzistorů: 6 kroků

2025 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2025-01-23 14:38

Brány NEBO jsou velmi užitečné, ale mají jednu zvláštní funkci, která může fungovat dobře, ale v určitých aplikacích může způsobit problémy. To je fakt, že pokud jsou oba vstupy jedničky, pak je výstup také jeden. Pokud bychom měli aplikaci, kde bychom toto nechtěli, možná bychom stavěli sčítač, použili bychom něco, co se nazývá Exclusive Or Gate, což je zkratka XOR nebo EOR.

Krok 1: Design

Jedním ze způsobů, jak dosáhnout chování XOR, je použít běžnou bránu OR a poté řešit případ, kdy jsou oba vstupy kladné. Pokud ke vstupům připojíme bránu AND, můžeme získat signál, když se tento případ objeví. Můžeme pak vzít ten signál, převést jej, pak spojit ten a výstup brány OR s jinou bránou AND. Díky tomu bude vždy, když nejsou zapnuty oba vstupy, brána OR jednoduše projde druhou bránou AND, ale když se oba vstupy dostanou vysoko, první brána AND vypne druhou bránu AND a zachová výstup vypnutý bez ohledu na stav brány OR.

Jedna úprava, kterou jsem nakonec udělal v konečném obvodu, je přepnutí kombinace AND/NOT pro bránu NAND, což je jen obrácená brána AND. Způsob, jakým to funguje, se ukáže později.

Nyní zapíšeme stejné schéma, ale s tranzistory a odpory. Typ tranzistoru, který jsem použil, je 2N2222 BJT, který je poměrně běžný (2N4401 a 2N3904 také fungují). Použil jsem 6 tranzistorů, 3 odpory 20 k ohmů, 3 odpory 47 k ohmů, odpor 1 510 ohmů, dvě tlačítka a LED. Vybral jsem tyto hodnoty odporu na základě mého zdroje napájení 5 V a minimálního proudu 0,1 mA nebo 0,0001 A pro 2N2222. pokud použijete Ohmův zákon k výpočtu správného odporu vůči zemi pro tyto hodnoty, získáte 50 000 ohmů. 47 k ohmů je dostatečně blízko pro dolní bránu NAND, ale proč nižší hodnota pro bránu OR a první vstup druhé brány AND? Důvodem je, že emitor tranzistorů tvořících bránu OR je připojen k základně jiného tranzistoru, a proto prochází druhým odporem, nikoli přímo k zemi. (Rezistor omezující proud LED je dostatečně nízká hodnota, že je v tomto výpočtu nevýznamná).

Krok 2: Přidání tranzistorů, tlačítek a LED

Krok 3: Přidání rezistorů

Krok 4: Přidání vodičů

Způsob, jakým napájím svou desku, je připojení napájecích lišt k laboratornímu napájecímu zdroji nastavenému na maximální proud 5 V a 500 mA. Stejného druhu vstupu lze dosáhnout připojením napájení k pinům Arduino 5V a GND, ale ve skutečnosti funguje napájení 5v (i když se doporučuje omezit proud, aby se snížilo riziko vybuchnutí součástek).

Krok 5: Testování a odstraňování problémů

Nyní, když je připojen, vás nechám otestovat svůj vlastní. Pokud stisknete jedno nebo druhé tlačítko, LED by se měla rozsvítit. Pokud však stisknete obě tlačítka, kontrolka LED zhasne.

Běžné problémy

1. Pokud se zdá, že jeden vstup nefunguje tak, jak by měl, a případ, kdy jsou oba vstupy zapnuty, stále poskytuje nulu, zkontrolujte při stisknutí tlačítka napětí na vstupu brány AND, které pochází z brány OR. Pokud je nízká (<2V), snižte odpor rezistoru od OR k bráně AND.
2. Pokud brána stále funguje jen jako brána OR, což znamená, že když jsou oba vstupy na výstupu, zkontrolujte napětí přicházející na vstup brány AND, která pochází z brány NAND. Pokud je to po stisknutí obou tlačítek vysoké, ujistěte se, že vaše tranzistory v bráně AND fungují, a po stisknutí obou tlačítek zkontrolujte odpor odtud vůči zemi. Pokud je tento odpor vysoký a/nebo je napětí nízké, vyměňte tyto dva tranzistory nebo snižte odpor vstupů k branám NAND.

Krok 6: Chcete více?

Pokud se vám tento Instructable líbil, pokračujte a podívejte se na moji knihu na Amazonu s názvem „Průvodce pro začátečníky k Arduinu“. Jde o základní principy obvodů a také o kód C ++ používaný k programování Arduina.