Vārtu un vārtu projektēšana, izmantojot tranzistorus

Kā daudzi no mums zina, ka integrētā shēma vai IC ir daudzu mazu ķēžu kombinācija nelielā iepakojumā, kas kopā veic comman uzdevumu. Tāpat kā operatīvais pastiprinātājs, vai 555 taimera IC ir veidots, apvienojot daudzus tranzistorus, Flip-Flops, Logic Gates un citas kombinētās digitālās shēmas. Tāpat Flip-Flop var uzbūvēt, izmantojot kombināciju Logic Gates, un pats Logic Gates var izveidot, izmantojot dažus tranzistorus.

Loģiskie vārti ir daudzu digitālo elektronisko shēmu pamati. Sākotnēji no flip-flops līdz mikrokontrolleriem, loģiskie vārti veido pamatprincipu par to, kā biti tiek uzglabāti un apstrādāti. Viņi norāda saikni starp katru sistēmas ievadi un izeju, izmantojot artrētisko loģiku. Ir daudz dažādu loģisko vārtu veidu, un katram no tiem ir atšķirīga loģika, kuru var izmantot dažādiem mērķiem. Bet šī raksta uzmanība tiks koncentrēta uz AND Gate, jo vēlāk mēs veidosim AND Gate, izmantojot BJT tranzistora shēmu. Aizraujoši vai ne? Sāksim.

UN Loģikas vārti

UN loģiskie vārti ir D veida loģiskie vārti ar divām ieejām un vienu izeju, kur D forma starp ieeju un izeju ir loģiskā ķēde. Saikni starp ieejas un izejas vērtībām var izskaidrot, izmantojot zemāk redzamo AND Gate Truth tabulu.

Vienādojumu izvadi var viegli izskaidrot, izmantojot AND Gate Būla vienādojumu, kas ir Q = A x B vai Q = AB. Tādējādi AND vārtiem izeja ir AUGSTA tikai tad, ja abas ieejas ir AUGSTAS.

Tranzistors

Transistors ir pusvadītāju ierīce ar trim spailēm, kuras var savienot ar ārēju ķēdi. Ierīci var izmantot kā slēdzi un arī kā pastiprinātāju, lai mainītu vērtības vai kontrolētu elektriskā signāla pāreju.

Par ēku AND loģisko izmantojot tranzistoru, mēs varētu izmantot BJT tranzistori, kas var tālāk iedalīt divos veidos: PNP un NPN - bipolāri savienojuma tranzistori. Katras no tām ķēdes simbols ir redzams zemāk.

Šis raksts jums paskaidros, kā izveidot un vārtu ķēdi, izmantojot tranzistoru. AND vārtu loģika jau ir izskaidrota iepriekš, un, lai izveidotu AND vārtus, izmantojot tranzistoru, mēs ievērosim to pašu patiesības tabulu, kas parādīta iepriekš.

Obligāta shēmas shēma un komponenti

Komponentu saraksts, kas nepieciešami AND vārtu izveidošanai, izmantojot NPN tranzistoru, ir uzskaitīti šādi:

1. Divi NPN tranzistori. (Ja iespējams, varat izmantot arī PNP tranzistoru)
2. Divi 10KΩ rezistori un viens 4-5KΩ rezistors.
3. Viens LED (gaismas diode), lai pārbaudītu izeju.
4. Maizes dēlis.
5. A + 5V barošanas avots.
6. Divas PUSH pogas.
7. Vadu savienošana.

Kontūra apzīmē gan ieejas A un B AND vārtiem, gan izeju Q otrais tranzistors. Ieejas A un B ir attiecīgi savienotas ar tranzistora 1 un tranzistora 2 bāzes spailēm, un izeja Q nonāk pozitīvā spailes LED. Zemāk redzamā diagramma attēlo iepriekš paskaidroto shēmu, lai izveidotu AND vārti, izmantojot NPN tranzistoru.

Šajā apmācībā izmantotie tranzistori ir BC547 NPN tranzistori, un tie tika pievienoti kopā ar visiem iepriekš minētajiem komponentiem ķēdē, kā parādīts zemāk.

Ja jums nav spiedpogu, varat arī izmantot vadus kā slēdzi, pievienojot vai noņemot tos, kad vien nepieciešams (nevis nospiežot swtich). Tas pats bija redzams videoklipā, kur es izmantotu vadus kā slēdzi, kas savienots ar bāzes terminālu abiem tranzistoriem.

Tā pati shēma, ja tā tiek veidota, izmantojot iepriekš minētos aparatūras komponentus, shēma izskatās apmēram tā, kā attēlā zemāk.

And Gate darbība, izmantojot tranzistoru

Šeit mēs izmantosim tranzistoru kā slēdzi, un tad, kad tiek izmantots spriegums caur NPN tranzistora kolektora spaili, spriegums sasniedz Emitera krustojumu tikai tad, kad bāzes krustojumam ir sprieguma padeve starp 0 V un kolektora spriegumu.

Tāpat iepriekšminētā ķēde LED spīdētu, ti, izeja ir 1 (augsta) tikai tad, ja abas ieejas ir 1 (augstas), ti, ja abu tranzistoru bāzes spailē ir sprieguma padeve. Tas nozīmē, ka no VCC (+ 5 V barošanas avots) līdz gaismas diodei un tālāk uz zemi būs taisnas līnijas strāvas ceļš. Visos gadījumos atpūtieties, izeja būs 0 (zema) un gaismas diode nedeg. To visu var izskaidrot sīkāk, saprotot katru gadījumu pa vienam.

1. gadījums: kad abas ieejas ir nulle - A = 0 un B = 0.

Kad abas ieejas A un B ir 0, šajā gadījumā jums nav jānospiež neviens no spiedpogām. Ja neizmantojat spiedpogas, noņemiet abu tranzistoru savienotos vadus, spiedpogas un pamatnes spaili. Tātad, mēs ieguva abas ieejas A un B kā 0, un tagad mums jāpārbauda izeja, kurai arī jābūt 0 atbilstoši AND vārtu patiesības tabulai.

Tagad, kad spriegums tiek piegādāts caur tranzistora 1 kolektora spaili, emitētājs nesaņem ievadi, jo bāzes termināla vērtība ir 0. Tāpat arī tranzistora 1 emitētājs, kas ir savienots ar tranzistora 2 kolektoru, piegādā strāvas vai sprieguma un arī bāzes termināls vērtība tranzistors 2 0. Tātad, 2 ^nd Transistor s emitter izejas vērtību 0 un kā rezultātā, gaismas diode būtu OFF.

2. gadījums: ja ievadi ir - A = 0 un B = 1.

Otrajā gadījumā, kad ieejas ir A = 0 un B = 1, ķēdes pirmā ieeja ir attiecīgi 0 (zema) un otrā ieeja kā 1 (augsta) attiecīgi tranzistora 1 un 2 pamatnei. Tagad, kad 5V padeve tiek nodota pirmā tranzistora kolektoram, tad tranzistora fāzes nobīdē nemainās, jo bāzes terminālim ir 0 ieejas. Kas nodod emitētājam 0 vērtību, un pirmā tranzistora emitētājs ir sērijveidā savienots ar otrā tranzistora kolektoru, tāpēc 0 vērtība nonāk otrā tranzistora kolektorā.

Tagad otrajam tranzistoram ir augsta vērtība bāzē, tāpēc tas ļautu tai pašai kolektorā saņemtajai vērtībai pāriet uz izstarotāju. Bet tā kā otrā tranzistora kolektora spailē vērtība ir 0, tāpēc emitētājs būs arī 0, un emitētājam pievienotā gaismas diode nedegtu.

3. gadījums: ja ievadi ir - A = 1 un B = 0.

Šeit ieeja ir 1 (augsta) pirmajai tranzistora bāzei un zema otrajai tranzistora bāzei. Tātad pašreizējais ceļš sāksies no 5 V barošanas avota līdz otrā tranzistora kolektoram, kas iet caur pirmā tranzistora kolektoru un izstarotāju, jo pirmā tranzistora bāzes termināla vērtība ir augsta.

Bet otrajā tranzistorā bāzes termināla vērtība ir 0, un tāpēc strāva no kolektora pāriet uz otrā tranzistora izstarotāju, un rezultātā leds joprojām būtu izslēgts.

4. gadījums: ja abas ieejas ir vienas - A = 1 un B = 1.

Tiek uzskatīts, ka pēdējais gadījums un šeit abas ieejas ir augstas, kas ir savienotas ar abu tranzistoru bāzes spailēm. Tas nozīmē, ka ikreiz, kad strāva vai spriegums iziet cauri abu tranzistoru kolektoram, pamatne sasniedz piesātinājumu un tranzistors vada.

Praktiski izskaidrojot, kad + 5 V padeve tiek piegādāta tranzistora 1 kolektora spailei un arī bāzes spaile ir piesātināta, tad emitētāja spaile saņemtu lielu jaudu, jo tranzistors ir novirzīts uz priekšu. Šī augstā jauda izstarotājā caur sērijveida savienojumu nonāk tieši ^otrā tranzistora kolektorā. Tagad, līdzīgi kā pie otrā tranzistora, ieeja kolektorā ir augsta, un šajā gadījumā arī bāzes terminālis ir augsts, tas nozīmē, ka arī otrais tranzistors ir piesātinātā stāvoklī, un liela ieeja pārietu no kolektora uz izstarotāju. Šī augstā izstarojuma jauda izstaro izstarotāju, kas ieslēdz LED.

Tādējādi visiem četriem gadījumiem ir tādas pašas ieejas un izejas kā faktiskajiem UN loģiskajiem vārtiem. Tādējādi, izmantojot tranzistoru, mēs esam izveidojuši AND Logic vārtus. Ceru, ka sapratāt apmācību un jums patika uzzināt kaut ko jaunu. Pilnīga iestatīšanas darbība ir atrodama zemāk esošajā video. Mūsu nākamajā apmācībā mēs arī uzzināsim, kā veidot VAI vārti, izmantojot tranzistoru, un NAV vārti, izmantojot tranzistoru. Ja jums ir kādi jautājumi, atstājiet tos komentāru sadaļā zemāk vai izmantojiet mūsu forumus citiem tehniskiem jautājumiem.