Projektiranje i vrata pomoću tranzistora

Kao što mnogi od nas znaju da je integrirani krug ili IC kombinacija mnogih malih krugova u malom paketu koji zajedno izvršavaju zajednički zadatak. Kao operacijsko pojačalo ili 555 timer IC, izgrađen je kombinacijom mnogih tranzistora, japanki, logičkih vrata i drugih kombinacijskih digitalnih sklopova. Slično se Flip-Flop može izraditi kombinacijom Logic Gatesa, a sami Logic Gates mogu se izgraditi pomoću nekoliko tranzistora.

Logic Gates su osnove mnogih digitalnih elektroničkih sklopova. Od osnovnih japanki do mikrokontrolera, logička vrata čine temeljni princip načina pohrane i obrade bitova. Oni navode odnos između svakog ulaza i izlaza sustava pomoću artmetičke logike. Postoji mnogo različitih vrsta logičkih ulaza i svaki od njih ima drugačiju logiku koja se koristi u različite svrhe. Ali fokus ovog članka bit će na AND Gateu jer ćemo kasnije graditi AND Gate koristeći BJT tranzistorski krug. Uzbudljivo zar ne? Započnimo.

I Logička vrata

I logička vrata su logička vrata u obliku slova D s dva ulaza i jednim izlazom, gdje je oblik D između ulaza i izlaza logički sklop. Odnos između ulaznih i izlaznih vrijednosti može se objasniti pomoću dolje prikazane tablice istine AND Gate.

Izlaz jednadžbi može se lako objasniti upotrebom logičke jednadžbe AND Gate, koja je Q = A x B ili Q = AB. Dakle, za AND ulaz izlaz je HIGH samo kad su oba ulaza HIGH.

Tranzistor

Tranzistor je poluvodički uređaj s tri terminala koji se mogu povezati s vanjskim krugom. Uređaj se može koristiti kao prekidač, a također i kao pojačalo za promjenu vrijednosti ili kontrolu prolaska električnog signala.

Za izgradnju logičkih vrata AND pomoću tranzistora koristili bismo BJT tranzistore koji se dalje mogu klasificirati u dvije vrste: PNP i NPN - bipolarni spojni tranzistori. Simbol kruga za svakog od njih može se vidjeti u nastavku.

Ovaj će vam članak objasniti kako izraditi sklop AND Gate pomoću tranzistora. Logika AND ulaza je već prethodno objašnjena, a za izgradnju AND ulaza pomoću tranzistora slijedit ćemo istu tablicu istine prikazanu gore.

Potrebni su kružni dijagram i komponente

Popis komponenata potrebnih za izgradnju AND ulaza pomoću NPN tranzistora navedeni su kako slijedi:

1. Dva NPN tranzistora. (Također možete koristiti PNP tranzistor ako je dostupan)
2. Dva otpornika od 10KΩ i jedan otpor od 4-5KΩ.
3. Jedna LED (dioda koja emitira svjetlo) za provjeru izlaza.
4. Breadboard.
5. Napajanje A + 5V.
6. Dvije tipke PUSH.
7. Spajanje žica.

Krug predstavlja i ulaze A i B za ulaz AND i izlaz, Q koji također ima napajanje + 5V na kolektor prvog tranzistora koji je serijski povezan s drugim tranzistorom, a LED je spojen na terminal emitora drugi tranzistor. Ulazi A i B spojeni su na osnovni terminal tranzistora 1, odnosno tranzistor 2, a izlaz Q ide na pozitivnu LED diodu terminala. Dijagram u nastavku predstavlja gore objašnjeni krug za izgradnju AND ulaza pomoću NPN tranzistora.

Tranzistori koji se koriste u ovom vodiču su BC547 NPN tranzistori i dodani su sa svim gore spomenutim komponentama u krug, kao što je prikazano dolje.

Ako nemate tipke sa sobom, žice možete koristiti i kao prekidač dodavanjem ili uklanjanjem kad god je to potrebno (umjesto pritiska na swtich). Isto se moglo vidjeti na videu gdje bih koristio žice kao prekidač spojen na osnovni terminal za oba tranzistora.

Isti sklop kada se gradi pomoću gore spomenutih hardverskih komponenata, sklop bi izgledao otprilike kao na donjoj slici.

Rad And Gatea pomoću tranzistora

Ovdje ćemo koristiti tranzistor kao prekidač i tako, kad se napon nanese preko kolektorskog terminala NPN tranzistora, napon dosegne emiterski spoj samo kada osnovni spoj ima napon između 0V i napona kolektora.

Slično tome, gornji krug bi LED svijetlio, tj. Izlaz je 1 (visok) samo kada su oba ulaza 1 (visoka), tj. Kada na osnovnom priključku oba tranzistora postoji napon napajanja. Znači, bit će pravolinijski strujni put od VCC (+ 5V napajanja) do LED diode i dalje do tla. Odmarajte se u svim slučajevima, izlaz će biti 0 (nizak), a LED lampica će biti isključena. Sve se to može detaljnije objasniti razumijevanjem svakog slučaja jedan po jedan.

Slučaj 1: Kada su oba ulaza nula - A = 0 i B = 0.

Kada su oba ulaza A i B 0, u ovom slučaju ne morate pritisnuti nijedan gumb. Ako ne koristite tipke, uklonite žice povezane s, tipke i osnovni terminal oba tranzistora. Dakle, dobili smo oba ulaza A i B kao 0 i sada moramo provjeriti izlaz, koji bi također trebao biti 0 prema tablici istine AND gate.

Sada, kada se napon napaja kroz terminal kolektora tranzistora 1, emiter ne prima nikakav ulaz jer je vrijednost osnovnog terminala 0. Slično tome, emiter tranzistora 1 koji je povezan na kolektor tranzistora 2, ne isporučuje struja ili napon, a također je i osnovna vrijednost priključka tranzistora 2 0. Dakle, emiter ^drugog tranzistora daje vrijednost 0 i kao rezultat toga, LED bi bio isključen.

Slučaj 2: Kada su ulazi - A = 0 i B = 1.

U drugom slučaju, kada su ulazi A = 0 i B = 1, krug ima prvi ulaz kao 0 (niski), a drugi ulaz kao 1 (visoki) na bazu tranzistora 1, odnosno. Sada, kada se napajanje od 5 V prenese na kolektor prvog tranzistora, tada nema promjene u faznom pomaku tranzistora budući da osnovni terminal ima 0 ulaza. Koji emitira vrijednost 0, a odašiljač prvog tranzistora serijski je povezan s kolektorom drugog tranzistora, pa vrijednost 0 ide u kolektor drugog tranzistora.

Sada drugi tranzistor ima visoku vrijednost u bazi, tako da bi omogućio da ista vrijednost primljena u kolektoru pređe na emiter. No budući da je vrijednost 0 na kolektorskom priključku drugog tranzistora, zato će i odašiljač biti 0, a LED spojena na emiter ne bi svijetlila.

Slučaj 3: Kada su ulazi - A = 1 i B = 0.

Ovdje je ulaz 1 (visoki) za prvu bazu tranzistora i najniži za drugu bazu tranzistora. Dakle, trenutni put započet će od napajanja od 5 V do kolektora drugog tranzistora koji prolazi kroz kolektor i emiter prvog tranzistora, jer je vrijednost osnovnog priključka visoka za prvi tranzistor.

Ali u drugom tranzistoru, osnovna vrijednost terminala je 0, tako da struja ne prolazi iz kolektora u emiter drugog tranzistora i kao rezultat toga, led bi i dalje bio isključen.

Slučaj 4: Kada su oba ulaza jedan - A = 1 i B = 1.

Posljednji slučaj i ovdje oba ulaza trebali bi biti visoki koji su povezani s osnovnim stezaljkama oba tranzistora. To znači da kad god struja ili napon prođu kroz kolektor oba tranzistora, baza dosegne svoju zasićenost i tranzistor provodi.

Praktično objašnjavajući, kada je napajanje + 5V osigurano na kolektorskom terminalu tranzistora 1, a također je i osnovni terminal zasićen, terminal emitora će dobiti visoku izlaznu snagu jer je tranzistor pristran prema naprijed. Ova velika snaga na emiteru ide serijski na kolektor ^2. tranzistora. Sada je, slično kao i kod drugog tranzistora, ulaz na kolektoru visok i u ovom je slučaju osnovni terminal također visok, što znači da je drugi tranzistor također u zasićenom stanju i da bi visoki ulaz prelazio iz kolektora u emiter. Ova velika snaga na emiteru ide na LED koji uključuje LED.

Dakle, sva četiri slučaja imaju iste ulaze i izlaze kao stvarni I logički ulaz. Stoga smo izgradili AND logička vrata pomoću tranzistora. Nadam se da ste razumjeli tutorial i uživali ste naučiti nešto novo. Kompletan rad postavke možete pronaći u video ispod. U našem sljedećem vodiču također ćemo naučiti kako graditi ILI vrata pomoću tranzistora, a NE vrata pomoću tranzistora. Ako imate bilo kakvih pitanja, ostavite ih u odjeljku za komentare u nastavku ili upotrijebite naše forume za druga tehnička pitanja.