Dual Logic Transistor Gates: 10 kroků

2024 Autor: John Day | [email protected]. Naposledy změněno: 2024-01-30 08:22

Tranzistorové brány stavím trochu jinak než většina ostatních inženýrů elektroniky. Většina lidí staví tranzistorové brány; budujte je pouze s pozitivní logikou, ale brány v integrovaných obvodech mají dvě logiky, pozitivní logiku a negativní logiku. A stavím své tranzistorové brány s pozitivní a negativní logikou.

Ačkoli je tu osm bran; Buffer, Inverter nebo Not, a, Nand, Nebo, Nor, Xor a Xnor, jsou vyrobeny ze tří obvodů brány. A když stavíte dvojité logické brány, tři obvody použité pro stavbu brány jsou Invertor nebo Ne, Nand a Nor, ostatní brány jsou vyrobeny ze dvou nebo více z těchto tří bran.

Proč stavět tranzistorové brány? Tady je pět důvodů, proč si postavit vlastní brány.

1. Nemáte bránu, kterou potřebujete.

2. Chcete bránu, která přenáší více energie než standardní IC brány.

3. Chcete jen jednu bránu a nesnášíte plýtvání zbytkem bran na IC.

4. Náklady, jeden tranzistorový měnič je menší než 0,25 USD a šestihranný invertor IC je 1,00 USD a více.

5. Chcete lépe porozumět branám.

Krok 1: Nástroje a součásti

Brány v tomto Instructable jsou ¼ wattové brány, pokud chcete stavět brány s vyšším příkonem, budete potřebovat komponenty s příkonem.

Propojovací dráty

Prkénko

Zdroj napájení

1 x SN74LS04 IC

2 x přepínače

2 x LED 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 pro všeobecné použití, použil jsem 2N3904.

2 x PNP tranzistory pro všeobecné použití, použil jsem 2N3906.

Krok 2: Duální logika

Když vzhlédnete k tabulce pravdivosti brány; například dva vstupy nebo brána, dostanete tabulku pravd, která vypadá takto. Toto je tabulka pozitivní pravdy pro bránu Or. Pod A a B jsou vstupy do brány a Q je výstup. 1 představuje logickou hodnotu 1 nebo + 5 voltů a 0 představuje logickou hodnotu 0 nebo 0 voltů. Takže když většina lidí staví bránu z tranzistorů, staví logickou hodnotu 1 nebo + 5 voltů a logickou hodnotu 0 nebo žádné volty. Ale to se nestává s výstupem brány v IC.

Když výstup brány přejde z logické hodnoty 1 na logickou hodnotu 0, výstup této brány přejde z + 5 voltů s proudem tekoucím z výstupu na 0 voltů s proudem tekoucím do výstupu brány. Proud mění směr. Když použijete obrácený tok proudu, nazývá se to záporná logika, kde 0 voltů je - 1 logická hodnota a + 5 voltů je - 0 logická hodnota.

Nejjednodušší je zjistit, co to dělá, když připojíte výstup jakékoli brány; na základnu NPN tranzistoru a PNP tranzistoru, v sérii s LED. Zatímco výstup brány je logická hodnota 1 (5 voltů), tranzistor NPN je uzavřen a LED v sérii s tranzistorem NPN se rozsvítí. Když výstup brány přejde z logické hodnoty 1 na logickou hodnotu 0 (5 voltů až 0 voltů), proud obrátí směr a tranzistor NPN se otevře, když se tranzistor PNP zavře. Tím se vypne LED v sérii s tranzistorem NPN a rozsvítí se LED v sérii s tranzistorem PNP.

Moje tranzistorové brány mají stejnou duální logiku jako brány v integrovaných obvodech. Zatímco výstup brány je logická hodnota 1 (5 voltů), tranzistor NPN je uzavřen a LED v sérii s tranzistorem NPN se rozsvítí. Když výstup brány přejde z logické hodnoty 1 na logickou hodnotu 0 (5 voltů až 0 voltů), proud obrátí směr a tranzistor NPN se otevře, když se tranzistor PNP zavře. Tím se vypne LED v sérii s tranzistorem NPN a rozsvítí se LED v sérii s tranzistorem PNP.

Krok 3: Not or Inverter Gate

Ne nebo Invertorová brána je první ze 3 bran potřebných k výrobě dalších 5 bran.

Když je vstup (A) hradla měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud jde ven z výstupu (Q).

Když je vstup (A) hradla měniče 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde přes tranzistor na zem.

Krok 4: Nand Gate

Nandská brána je druhou ze tří bran potřebných k výrobě dalších 5 bran.

Když jsou vstupy (A a B) brány Nand 0 nebo 0 voltů, oba tranzistory NPN jsou otevřené a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud jde ven z výstupu (Q).

Když je vstup (A) brány Nand 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je uzavřen. A když je vstup (B) brány Nand 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu B je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud jde ven z výstupu (Q).

Když je vstup (A) brány Nand 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je otevřený. A když je vstup (B) brány Nand 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu B je uzavřen a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud jde z výstupu (Q).

Když jsou vstupy (A a B) brány Nand 1 nebo +5 voltů, oba tranzistory NPN jsou uzavřeny a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a přes tranzistory jde jakýkoli kladný proud na zem.

Krok 5: Ani brána

Brána Nor je třetí ze tří bran potřebných k výrobě dalších 5 bran.

Když jsou vstupy (A a B) brány Nor 0 nebo 0 voltů, oba tranzistory NPN jsou otevřené a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud jde ven z výstupu (Q).

Když je vstup (A) brány Nor 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je uzavřen. A když je vstup (B) brány Nor 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu B je otevřený a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde na zem přes tranzistor na vstupu A.

Když je vstup (A) brány Nor 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je otevřený. A když je vstup (B) brány Nor 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu B je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde na zem přes tranzistor na B vstup.

Když jsou vstupy (A a B) brány Nor 1 nebo +5 voltů, oba tranzistory NPN jsou uzavřeny a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde na zem oběma tranzistory.

Krok 6: Vyrovnávací paměť

Buffer používá dvě stejné brány; dvě brány Not nebo Inverter v sérii.

Když je vstup (A) první brány měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup je 1 nebo +5 voltů na vstupu druhého měniče. Když je vstup druhé brány měniče 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde přes tranzistor na zem.

Když je vstup (A) první brány měniče 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN je uzavřen a výstup je 0 nebo 0 voltů na vstupu druhého měniče. Když je vstup druhé brány měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud výstup (Q) vypne.

Krok 7: A brána

Brána And je brána Nand a brána Not nebo Inverter v sérii.

Vstupy jsou stejné jako u brány Nand, výstup je však obrácen bránou Not nebo Inverter.

Když jsou vstupy (A a B) hradla And 0 nebo 0 voltů, oba tranzistory NPN jsou otevřené, výstup první brány je 1 nebo +5 voltů. Když je vstup brány měniče 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde přes tranzistor na zem.

Když je vstup (A) brány And 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je uzavřen. A když je vstup (B) brány And 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu B je otevřený, výstup první brány je 1 nebo +5 voltů. Když je vstup brány měniče 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde přes tranzistor na zem.

Když je vstup (A) brány And 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je otevřený. A když je vstup (B) brány And 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu B je uzavřen, výstup první brány je 1 nebo +5 voltů. Když je vstup brány měniče 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde přes tranzistor na zem.

Když jsou vstupy (A a B) brány Nand 1 nebo +5 voltů, oba tranzistory NPN jsou uzavřeny a výstup první brány je 0 nebo 0 voltů. Když je vstup hradla měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud výstup (Q) vypne.

Krok 8: Nebo brána

Brána Or je brána Nor a brána Not nebo Inverter v sérii.

Vstupy jsou stejné jako u brány Nor, ale výstup je obrácen bránou Not nebo Inverter.

Když jsou vstupy (A a B) brány Or 0 nebo 0 voltů otevřeny oba tranzistory NPN, výstup první brány je 1 nebo +5 voltů. Když je vstup brány měniče 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde přes tranzistor na zem.

Když je vstup (A) brány Or 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je uzavřen. A když je vstup (B) brány Nor 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu B je otevřený a výstup první brány je 0 nebo 0 voltů. Když je vstup brány měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud výstup (Q) vypne.

Když je vstup (A) brány Or 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je otevřený. A když je vstup (B) brány Nor 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu B je uzavřen a výstup první brány je 0 nebo 0 voltů. Když je vstup brány měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud výstup (Q) vypne.

Když jsou vstupy (A a B) brány Or 1 nebo +5 voltů, oba tranzistory NPN jsou uzavřeny a výstup první brány je 0 nebo 0 voltů. Když je vstup brány měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud výstup (Q) vypne.

Krok 9: Exkluzivní Nor Gate (Xnor)

Exkluzivní brána Nor je konfigurována jako dvě brány Nand zapojené paralelně jako brána Nor se dvěma vrchními tranzistory PNP tranzistory.

Když jsou vstupy (A a B) brány Xnor 0 nebo 0 voltů, oba tranzistory NPN jsou otevřené a oba tranzistory PNP jsou zavřené. Výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a veškerý kladný proud jde z výstupu (Q).

Když je vstup (A) brány Xnor 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je uzavřen a tranzistor PNP je otevřený. Se vstupem (B) brány Xnor je 0 nebo 0 voltů, tranzistor PNP na vstupu B je uzavřen a tranzistor NPN je otevřený. Výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde na zem přes uzavřené tranzistory.

Když je vstup (A) brány Xnor 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je otevřený a tranzistor PNP je zavřený. Se vstupem je (B) brány Xnor 1 nebo +5 voltů tranzistor PNP na vstupu B je otevřený a tranzistor NPN je zavřený. Výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde na zem přes uzavřené tranzistory.

Když jsou vstupy (A a B) brány Xnor 1 nebo +5 voltů, oba tranzistory NPN jsou uzavřeny a oba tranzistory PNP jsou otevřené. Výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a veškerý kladný proud jde z výstupu (Q).

Krok 10: Exkluzivní nebo brána (Xor)

Exkluzivní nebo brána; používá všechny tři klíčové brány, je konfigurován jako dvě brány Nand zapojené paralelně jako brána Nor se dvěma špičkovými tranzistory PNP tranzistory a bránou Not nebo Inverter v sérii.

Vstupy brány Xor jsou stejné jako brány Xnor, ale výstup je obrácen bránou Not nebo Inverter.

Když jsou vstupy (A a B) brány Xnor 0 nebo 0 voltů, oba tranzistory NPN jsou otevřené a oba tranzistory PNP jsou uzavřeny a výstup první sady bran je 1 nebo +5 voltů. Když je vstup brány měniče 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde přes tranzistor na zem.

Když je vstup (A) brány Xnor 1 nebo +5 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je uzavřen a tranzistor PNP je otevřený. Se vstupem (B) brány Xnor je 0 nebo 0 voltů, tranzistor PNP na vstupu B je uzavřen a tranzistor NPN je otevřený, 0 nebo 0 voltů na vstup měniče. Když je vstup brány měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud výstup (Q) vypne.

Když je vstup (A) brány Xnor 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN na vstupu A je otevřený a tranzistor PNP je zavřený. Se vstupem (B) brány Xnor je 1 nebo +5 voltů, tranzistor PNP na vstupu B je otevřený a tranzistor NPN je uzavřen, 0 nebo 0 voltů na vstupu měniče. Když je vstup brány měniče 0 nebo 0 voltů, tranzistor NPN je otevřený a výstup (Q) je 1 nebo +5 voltů a jakýkoli kladný proud výstup (Q) vypne.

Když jsou vstupy (A a B) brány Xnor 1 nebo +5 voltů, oba tranzistory NPN jsou zavřeny a oba tranzistory PNP jsou otevřené Když je vstup druhé brány invertoru 1 nebo +5 voltů NPN tranzistor je uzavřen a výstup (Q) je 0 nebo 0 voltů a jakýkoli kladný proud jde přes tranzistor na zem.

Vítěz soutěže o tipy a triky v oblasti elektroniky