Een and-poort ontwerpen met behulp van transistors

Zoals velen van ons weten, is een Integrated Circuit of IC een combinatie van veel kleine circuits in een klein pakket die samen een gemeenschappelijke taak uitvoeren. Net als een operationele versterker of 555 Timer wordt IC gebouwd door een combinatie van vele transistors, flip-flops, logische poorten en andere gecombineerde digitale circuits. Op dezelfde manier kan een flip-flop worden gebouwd door een combinatie van logische poorten te gebruiken en de logische poorten zelf kunnen worden gebouwd met behulp van een paar transistors.

Logische poorten zijn de basis van veel digitale elektronische schakelingen. Van de standaard flip-flops tot microcontrollers Logische poorten vormen het onderliggende principe van hoe bits worden opgeslagen en verwerkt. Ze geven de relatie aan tussen elke input en output van een systeem met behulp van een Arthmetische logica. Er zijn veel verschillende soorten logische poorten en elk heeft een andere logica die voor verschillende doeleinden kan worden gebruikt. Maar de focus van dit artikel zal liggen op de EN-poort, omdat we later een EN-poort zouden bouwen met behulp van een BJT-transistorcircuit. Spannend toch? Laten we beginnen.

EN Logic Gate

AND-logische poort is een D-vormige logische poort met twee ingangen en één enkele uitgang, waarbij de D-vorm tussen de ingang en uitgang het logische circuit is. De relatie tussen invoer- en uitvoerwaarden kan worden verklaard met behulp van de onderstaande AND Gate Truth Table.

De uitvoer van de vergelijkingen kan eenvoudig worden verklaard met behulp van de AND Gate Booleaanse vergelijking, die Q = A x B of Q = AB is. Daarom is voor een EN-poort de uitvoer alleen HOOG als beide ingangen HOOG zijn.

Transistor

Een transistor is een halfgeleiderapparaat met drie klemmen die op een extern circuit kunnen worden aangesloten. Het apparaat kan worden gebruikt als schakelaar en ook als versterker om de waarden te wijzigen of het doorgeven van een elektrisch signaal te regelen.

Voor het bouwen van een EN-logische poort met behulp van een transistor zouden we BJT-transistors gebruiken die verder kunnen worden ingedeeld in twee typen: PNP en NPN - Bipolaire junctie-transistors. Het circuitsymbool voor elk van hen is hieronder te zien.

In dit artikel wordt uitgelegd hoe u een AND Gate-circuit kunt bouwen met behulp van een transistor. De logica van een EN-poort is hierboven al uitgelegd en om een ​​EN-poort te bouwen met behulp van een transistor, volgen we dezelfde waarheidstabel als hierboven.

Schakelschema en componenten vereist

De lijst met componenten die nodig zijn om een ​​EN-poort te bouwen met behulp van een NPN-transistor, wordt als volgt weergegeven:

1. Twee NPN-transistors. (U kunt ook een PNP-transistor gebruiken, indien beschikbaar)
2. Twee weerstanden van 10KΩ en een weerstand van 4-5KΩ.
3. Een LED (Light Emitting Diode) om de output te controleren.
4. Een Breadboard.
5. A + 5V voeding.
6. Twee PUSH-knoppen.
7. Verbindingsdraden.

Het circuit vertegenwoordigt zowel de ingangen A & B voor de EN-poort als de uitgang, Q die ook een + 5V-voeding heeft naar de collector van de eerste transistor die in serie is verbonden met de tweede transistor en een LED is verbonden met de emitteraansluiting van de tweede transistor. De ingangen A en B zijn verbonden met de basisaansluiting van transistor 1 en transistor 2, respectievelijk en de uitgang Q gaat naar de positieve aansluiting LED. Het onderstaande diagram geeft het hierboven toegelichte circuit weer om een ​​EN-poort te bouwen met behulp van NPN-transistor.

De transistors die in deze tutorial worden gebruikt, zijn BC547 NPN-transistor en zijn toegevoegd met alle bovengenoemde componenten in het circuit, zoals hieronder wordt weergegeven.

Als u de drukknoppen niet bij u heeft, kunt u ook draden als schakelaar gebruiken door ze naar behoefte toe te voegen of te verwijderen (in plaats van op de schakelaar te drukken). Hetzelfde was te zien in de video waarin ik de draden zou gebruiken als een schakelaar die op de basisaansluiting voor beide transistors is aangesloten.

Hetzelfde circuit wanneer gebouwd met behulp van de bovengenoemde hardwarecomponenten, het circuit zou er ongeveer zo uitzien in de onderstaande afbeelding.

Werking van And Gate met behulp van Transistor

Hier zullen we de transistor als schakelaar gebruiken en dus, wanneer een spanning wordt aangelegd via een Collector-aansluiting van de NPN-transistor, bereikt de spanning de Emitter Junction alleen wanneer de Base Junction een spanningstoevoer heeft tussen 0V en Collector Voltage.

Evenzo zou de bovenstaande schakeling de LED laten gloeien, dwz de uitgang is 1 (hoog) alleen als beide ingangen 1 (hoog) zijn, dwz als er een spanningstoevoer is op de basisaansluiting van beide transistors. Dit betekent dat er een recht stroompad zal zijn van VCC (+ 5V voeding) naar de LED en verder naar de grond. Rust in alle gevallen, de output is 0 (laag) en de LED is UIT. Deze kunnen allemaal in meer detail worden uitgelegd door elk geval een voor een te begrijpen.

Geval 1: wanneer beide ingangen nul zijn - A = 0 en B = 0.

Als beide ingangen A en B 0 zijn, hoeft u in dit geval geen enkele drukknop in te drukken. Als u de drukknoppen niet gebruikt, verwijder dan de draden die zijn aangesloten op, de drukknoppen en de basisaansluiting van beide transistors. Dus we hebben beide ingangen A en B als 0 en nu moeten we de uitvoer controleren, die ook 0 zou moeten zijn volgens de EN-poort waarheidstabel.

Wanneer nu een spanning wordt geleverd via de collectoraansluiting van transistor 1, ontvangt de emitter geen input omdat de basisterminalwaarde 0 is. Evenzo levert de emitter van transistor 1 die is aangesloten op de collector van transistor 2 geen input. stroom of spanning en ook de basiswaarde van transistor 2 is 0. Dus de emitter van de 2 ^e transistor geeft de waarde 0 af en als resultaat zou de LED UIT zijn.

Geval 2: Als de ingangen - A = 0 en B = 1 zijn.

In het tweede geval, wanneer de ingangen A = 0 en B = 1 zijn, heeft de schakeling de eerste ingang als 0 (laag) en de tweede ingang als 1 (hoog) naar de basis van transistor 1 en 2, respectievelijk. Wanneer nu een 5V-voeding wordt doorgegeven aan de collector van de eerste transistor, dan is er geen verandering in de faseverschuiving van de transistor, aangezien de basisaansluiting een 0-ingang heeft. Die geeft de waarde 0 door aan de emitter en de emitter van de eerste transistor is verbonden met de collector van de tweede transistor in serie, dus de waarde 0 gaat naar de collector van de tweede transistor.

Nu heeft de tweede transistor een hoge waarde in de basis, zodat dezelfde waarde die in de collector wordt ontvangen, naar de emitter kan gaan. Maar aangezien de waarde 0 is in de collectorterminal van de tweede transistor, zal de emitter daarom ook 0 zijn en zou de LED die op de emitter is aangesloten niet gloeien.

Geval 3: Als de ingangen - A = 1 & B = 0 zijn.

Hier is de ingang 1 (hoog) voor de eerste transistorbasis en laag voor de tweede transistorbasis. Het stroompad zal dus beginnen vanaf 5V voeding naar de collector van de tweede transistor die door de collector en emitter van de eerste transistor gaat, aangezien de basisaansluitwaarde hoog is voor de eerste transistor.

Maar in de tweede transistor is de basiswaarde van de terminal 0 en dus gaat er geen stroom van de collector naar de emitter van de tweede transistor en als resultaat zou de led nog steeds alleen UIT zijn.

Geval 4: Als beide ingangen één zijn - A = 1 en B = 1.

Het laatste geval en hier zouden beide ingangen hoog moeten zijn die zijn verbonden met de basisaansluitingen van beide transistors. Dit betekent dat wanneer een stroom of spanning door de collector van beide transistors gaat, de basis zijn verzadiging bereikt en de transistor geleidt.

Praktisch uit te leggen, wanneer een + 5V-voeding wordt geleverd aan de collectoraansluiting van transistor 1 en ook de basisaansluiting is verzadigd, dan zou de emitteraansluiting een hoge output ontvangen aangezien de transistor voorwaarts is voorgespannen. Deze hoge output bij de emitter gaat via een serieschakeling rechtstreeks naar de collector van de 2 ^e transistor. Nu, op dezelfde manier bij de tweede transistor, is de ingang bij de collector hoog en in dit geval is de basisaansluiting ook hoog, wat betekent dat de tweede transistor ook in een verzadigde toestand is en dat de hoge ingang van de collector naar de emitter gaat. Deze hoge output bij de zender gaat naar de LED die de LED AAN zet.

Daarom hebben alle vier gevallen dezelfde in- en uitgangen als de eigenlijke EN-logische poort. Daarom hebben we een EN-logische poort gebouwd met behulp van een transistor. Ik hoop dat je de tutorial hebt begrepen en het leuk vond om iets nieuws te leren. De volledige werking van de opstelling is te vinden in onderstaande video. In onze volgende tutorial zullen we ook leren hoe we een OF-poort kunnen bouwen met behulp van een transistor en NIET een poort met een transistor. Als u vragen heeft, laat deze dan achter in de commentaarsectie hieronder of gebruik onze forums voor andere technische vragen.