Egy kapu és tranzisztorok megtervezése

Mint sokan ismerjük, az integrált áramkör vagy IC sok kis áramkör kombinációja egy kis csomagban, amelyek együttesen comman feladatot hajtanak végre. Az operációs erősítőhöz vagy az 555 Timer IC-hez számos tranzisztor, papucs, logikai kapu és más kombinált digitális áramkör kombinációja épül. Hasonlóképpen a Flip-Flop felépíthető a Logic Gates kombinációjával, és maga a Logic Gates néhány tranzisztor használatával is felépíthető.

A logikai kapuk számos digitális elektronikus áramkör alapjai. Az alapvető papucsoktól kezdve a mikrokontrollerekig a logikai kapuk képezik a bitek tárolásának és feldolgozásának alapelvét. Arthmetic logika segítségével közlik a rendszer minden bemenete és kimenete közötti kapcsolatot. Sokféle logikai kapu létezik, és mindegyiknek más és más logikája van, amelyeket különböző célokra lehet használni. De ennek a cikknek a középpontjában az ÉS kapu áll, mert később egy BJT tranzisztor áramkört használva AND kaput építünk. Izgalmas igaz? Kezdjük el.

ÉS Logikai kapu

Az ÉS logikai kapu egy D alakú logikai kapu, két bemenettel és egyetlen kimenettel, ahol a bemenet és a kimenet közötti D alak a logikai áramkör. A bemeneti és a kimeneti értékek kapcsolata az alább látható AND Gate Truth táblázat segítségével magyarázható.

Az egyenletek kimenete könnyen megmagyarázható az AND Gate logikai egyenlet használatával, amely Q = A x B vagy Q = AB. Ennélfogva egy AND kapu esetén a kimenet csak akkor MAGAS, ha mindkét bemenet MAGAS.

Tranzisztor

A tranzisztor félvezető eszköz, három terminállal, amelyek külső áramkörhöz köthetők. A készülék kapcsolóként és erősítőként is használható az értékek megváltoztatására vagy az elektromos jel átadásának vezérlésére.

Mert az épület egy ÉS logikai kapu egy tranzisztor, mi lenne a BJT tranzisztorok, amelyek tovább sorolni két típusa: PNP és NPN - bipoláris tranzisztorok. Mindegyik áramköri szimbóluma látható alább.

Ez a cikk elmagyarázza Önnek, hogyan kell felépíteni az ÉS kapu áramkört tranzisztor segítségével. Az AND kapu logikáját a fentiekben már kifejtettük, és egy tranzisztor segítségével AND kapu felépítéséhez ugyanazt a fent bemutatott igazságtáblázatot fogjuk követni.

Áramkör és alkatrészek szükségesek

Az NPN tranzisztor használatával AND kapu felépítéséhez szükséges összetevők felsorolása a következő:

1. Két NPN tranzisztor. (Ha rendelkezésre áll, használhat PNP tranzisztort is)
2. Két 10KΩ és egy 4-5KΩ ellenállás.
3. Egy LED (fénykibocsátó dióda) a kimenet ellenőrzésére.
4. Egy kenyérdeszka.
5. A + 5V tápegység.
6. Két PUSH gomb.
7. Vezetékek csatlakoztatása.

Az áramkör az AND kapu A & B bemenetét és a Q kimenetet egyaránt képviseli, amely szintén + 5 V tápellátással rendelkezik az első tranzisztor kollektorához, amely sorba van kötve a második tranzisztorhoz, és egy LED van csatlakoztatva a a második tranzisztor. Az A és B bemenetek az 1. és a 2. tranzisztor bázis csatlakozóihoz vannak csatlakoztatva, és a Q kimenet a pozitív kapocs LED-jéhez megy. Az alábbi ábra a fent ismertetett áramkört ábrázolja egy AND kapu építéséhez NPN tranzisztor segítségével.

Az ebben az oktatóanyagban használt tranzisztorok BC547 NPN tranzisztorok, és az áramkörben az összes fent említett alkatrésszel együtt adták őket, az alábbiak szerint.

Ha nincs magánál a nyomógomb, akkor a vezetékeket kapcsolóként is használhatja úgy, hogy szükség esetén hozzáadja vagy eltávolítja őket (a swtich megnyomása helyett). Ugyanez látszott a videón, ahol a vezetékeket kapcsolóként használnám, amelyek mindkét tranzisztor aljzatához csatlakoznak.

Ugyanaz az áramkör, ha a fent említett hardverkomponensek segítségével épül fel, az áramkör úgy néz ki, mint az alábbi képen.

A And Gate működése tranzisztor segítségével

Itt a tranzisztort kapcsolóként fogjuk használni, és amikor feszültséget adunk az NPN tranzisztor kollektor terminálján keresztül, a feszültség csak akkor éri el az Emitter csomópontot, ha az alap csomópont feszültségellátása 0 V és a kollektor feszültség között van.

Hasonlóképpen, a fenti áramkör miatt a LED világítani kezd, azaz a kimenet 1 (magas) csak akkor van, ha mindkét bemenet 1 (magas), azaz amikor feszültségellátás van mindkét tranzisztor aljzatán. Ez azt jelenti, hogy a VCC-től (+ 5 V-os tápegység) a LED-ig és a földig egyenes vonalú áram lesz. Minden esetben pihenjen, a kimenet 0 (alacsony) és a LED kialszik. Mindezeket részletesebben meg lehet magyarázni, ha minden egyes esetet egyesével értünk meg.

1. eset: Ha mindkét bemenet nulla - A = 0 és B = 0.

Ha mindkét A és B bemenet 0, akkor ebben az esetben nem kell megnyomnia egyetlen nyomógombot sem. Ha nem a nyomógombokat használja, akkor távolítsa el mindkét tranzisztor vezetékét, a nyomógombokat és az aljzatot. Tehát mindkét A és B bemenetet 0-ként kaptuk meg, és most ellenőriznünk kell a kimenetet, amelynek szintén 0-nak kell lennie az ÉS kapu igazságtáblája szerint.

Amikor egy feszültséget az 1. tranzisztor kollektor kapcsain keresztül táplálunk, az emitter nem kap bemenetet, mert az alap terminál értéke 0. Hasonlóképpen, az 1. tranzisztor emittere, amely a 2. tranzisztor kollektorához csatlakozik, áram vagy feszültség, valamint a 2- ^es tranzisztor báziskapcsa értéke 0. Tehát, a 2. tranzisztor emittere kimeneti a 0 értéket, és ennek eredményeként a LED kialszik.

2. eset: Ha a bemenetek - A = 0 és B = 1.

A második esetben, ha a bemenetek A = 0 és B = 1, akkor az áramkör első bemenete 0 (Alacsony), a második bemenet pedig 1 (Magas) az 1 és 2 tranzisztor bázisához. Most, amikor egy 5 V-os tápfeszültséget továbbítanak az első tranzisztor kollektorához, akkor nincs változás a tranzisztor fáziseltolásában, mivel az alapkapocs 0 bemenettel rendelkezik. Ami 0 értéket ad át az emitternek, és az első tranzisztor emittere sorozatban csatlakozik a második tranzisztor kollektorához, így 0 érték kerül a második tranzisztor kollektorába.

Most a második tranzisztor magas értékkel rendelkezik az alapban, így lehetővé tenné, hogy a kollektorban kapott ugyanazon érték átmenjen az emitterre. De mivel az értéke 0 a második tranzisztor kollektortermináljában, ezért az emitter is 0 lesz, és az emitterhez kapcsolt LED nem világít.

3. eset: Ha a bemenetek - A = 1 és B = 0.

Itt a bemenet 1 (magas) az első tranzisztor bázisra és alacsony a második tranzisztor bázisra. Tehát az áram útja az 5 V-os tápegységtől a második tranzisztor kollektoráig indul, amely áthalad az első tranzisztor kollektorán és emitterén, mivel az első tranzisztor esetében az alapkapocs értéke magas.

De a második tranzisztorban az alapterminál értéke 0, így a kollektortól a második tranzisztor emitteréhez nem vezet áramot, és ennek eredményeként a led továbbra is csak KI lenne kapcsolva.

4. eset: Ha mindkét bemenet egy - A = 1 és B = 1.

Az utolsó eset és itt mindkét bemenet feltételezhetően magas, amelyek mindkét tranzisztor bázis csatlakozóihoz vannak csatlakoztatva. Ez azt jelenti, hogy amikor egy áram vagy feszültség áthalad mindkét tranzisztor kollektorán, az alap eléri a telítettségét, és a tranzisztor vezet.

Gyakorlatilag elmagyarázva, ha egy + 5 V tápellátást biztosítunk az 1. tranzisztor kollektor termináljára, és az alapkapocs is telített, akkor az emitter terminál nagy kimenetet kapna, mivel a tranzisztor előreirányú. Ez a nagy kimeneti az emitter megy közvetlenül a kollektor 2 ^nd tranzisztor keresztül egy sor kapcsolatot. Most, hasonlóan a második tranzisztornál, a kollektornál a bemenet magas, és ebben az esetben az alap terminál is magas, vagyis a második tranzisztor is telített állapotban van, és a nagy bemenet a kollektorról az emitterre jut. Ez a nagy teljesítmény az emitteren a LED-re megy, amely bekapcsolja a LED-et.

Ezért mind a négy esetnek ugyanazok a bemenetei és kimenetei vannak, mint a tényleges ÉS logikai kapunak. Így egy tranzisztor segítségével AND Logic kaput építettünk. Remélem, megértette az oktatóanyagot, és élvezettel töltött el valami újat. A beállítás teljes működését az alábbi videóban találja meg. A következő oktatóanyagunkban azt is megtanuljuk, hogyan kell VAGY kaput építeni tranzisztorral és NEM kaput a tranzisztor használatával. Ha bármilyen kérdése van, hagyja őket az alábbi megjegyzés részben, vagy más technikai kérdésekhez használja fórumunkat.