Dubbla logiska transistorportar: 10 steg

2024 Författare: John Day | [email protected]. Senast ändrad: 2024-01-30 12:45

Jag bygger transistorportar lite annorlunda än de flesta andra elektronikingenjörer. De flesta människor när de bygger transistorportar; bygga dem med endast positiv logik i åtanke, men grindar i IC har två logiker, positiv logik och negativ logik. Och jag bygger mina transistorportar med positiv och negativ logik.

Även om det finns åtta portar; Buffert, växelriktare eller inte, och, Nand, Eller, Nor, Xor och Xnor, de är gjorda av tre grindkretsar. Och när du bygger dubbla logiska grindar är de tre kretsarna som används för att bygga en grind Inverter eller Not, Nand och Nor, resten av portarna är gjorda av två eller flera av dessa tre grindar.

Varför bygga transistorportar? Här är fem skäl att bygga egna portar.

1. Du har inte den port du behöver.

2. Du vill ha en port som har mer ström än en standard gate IC.

3. Du vill bara ha en grind och du hatar att slösa bort resten av portarna på IC.

4. Kostnad, en transistor -inverter är mindre än $ 0,25 och en hex -inverter IC är $ 1,00 och uppåt.

5. Du vill förstå grindar bättre.

Steg 1: Verktyg och delar

Portarna i denna instruerbara är ¼ watt grindar om du vill bygga grindar med en högre watt behöver du komponenter för huvudvärde.

Jumper Wires

Bakbord

Strömförsörjning

1 x SN74LS04 IC

2 x omkopplare

2 x lysdioder 1 röd 1 grön

2 x 820 Ω ¼ w motstånd

2 x 1 kΩ ¼ w motstånd

3 x 10 kΩ ¼ w motstånd

3 x NPN transistorer för allmänt bruk, jag använde 2N3904.

2 x PNP -transistorer för allmänt bruk, jag använde 2N3906.

Steg 2: Dual Logic

När du slår upp en sanningstabell för en port; som en tvåingång eller grind, får du en sanningstabell som ser ut så här. Detta är en positiv sanningstabell för en Or -grind. Under A och B är ingångarna till grinden och Q är utgången. 1 representerar logiskt värde på 1 eller + 5 volt och 0 representerar ett logiskt värde på 0 eller 0 volt. Så när de flesta människor bygger en grind av transistorer bygger de det logiska värdet på 1 eller + 5 volt och logiskt värde på 0 eller inga volt. Men det är inte vad som händer med utgången från en grind, i en IC.

När utgången från en grind går från logiskt värde 1 till logiskt värde 0 går utgången från den grinden från + 5 volt med strömmen som strömmar ut från utgången till 0 volt med strömmen som strömmar in i portens utgång. Strömmen vänder riktning. När du använder det omvända strömflödet kallas detta negativ logik där 0 volt är - 1 logiskt värde och + 5 volt är - 0 logiskt värde.

Det är lättast att se vad detta gör är när du ansluter utgången från valfri grind; till basen av en NPN -transistor och en PNP -transistor, i serie med en LED. Medan utgången från grinden är logiskt värde 1, (5 volt), stängs NPN -transistorn och lysdioden i serie med NPN -transistorn tänds. När grindutgången går från logiskt värde 1 till logiskt värde 0, (5 volt till 0 volt), vänder strömmen riktning och NPN -transistorn öppnas när PNP -transistorn stängs. Detta stänger av lysdioden i serie med NPN -transistorn och lyser upp lysdioden i serie med PNP -transistorn.

Mina transistorportar har samma dubbla logik som portarna i IC: er. Medan utgången från grinden är logiskt värde 1, (5 volt), stängs NPN -transistorn och lysdioden i serie med NPN -transistorn tänds. När grindutgången går från logiskt värde 1 till logiskt värde 0, (5 volt till 0 volt), vänder strömmen riktning och NPN -transistorn öppnas när PNP -transistorn stängs. Detta stänger av lysdioden i serie med NPN -transistorn och lyser upp lysdioden i serie med PNP -transistorn.

Steg 3: Not eller Inverter Gate

Not eller Inverter gate är den första av de 3 portarna som behövs för att göra de andra 5 grindarna.

När ingången, (A) på växelriktarporten är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut från utgången (Q).

När ingången, (A) för växelriktarporten är 1 eller +5 volt är NPN -transistorn stängd och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn.

Steg 4: Nand Gate

Nand -porten är den andra av de tre grindarna som behövs för att göra de andra 5 grindarna.

När ingångarna, (A och B) för Nand -grinden är 0 eller 0 volt är båda NPN -transistorerna öppna och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut från utgången (Q).

När ingången (A) på Nand -grinden är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn på A -ingången. Och när ingången, (B) i Nand -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på B -ingången öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut från utgången (Q).

När ingången, (A) på Nand -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på A -ingången öppen. Och när ingången, (B) för Nand -grinden är 1 eller +5 volt, stängs NPN -transistorn på B -ingången och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut från utgången (Q).

När ingångarna, (A och B) för Nand -grinden är 1 eller +5 volt stängs båda NPN -transistorerna och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorerna.

Steg 5: Nor Gate

Nor -porten är den tredje av de tre grindarna som behövs för att göra de andra fem grindarna.

När ingångarna, (A och B) för Nor -grinden är 0 eller 0 volt är båda NPN -transistorerna öppna och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut från utgången (Q).

När ingången, (A) för Nor -grinden är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn på A -ingången. Och när ingången, (B) för Nor -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på B -ingången öppen och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn på A -ingången.

När ingången, (A) för Nor -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på A -ingången öppen. Och när ingången, (B) för Nor -grinden är 1 eller +5 volt är NPN -transistorn på B -ingången stängd och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn på B inmatning.

När ingångarna, (A och B) för Nor -grinden är 1 eller +5 volt stängs båda NPN -transistorerna och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom båda transistorer.

Steg 6: Buffert

En buffert använder två av samma grindar; två Not eller Inverter -portar i serie.

När ingången, (A) för den första växelriktarporten är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången är 1 eller +5 volt till ingången på den andra växelriktaren. När ingången till den andra invertergrinden är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn.

När ingången, (A) för den första växelriktarporten är 1 eller +5 volt, stängs NPN -transistorn och utgången är 0 eller 0 volt till ingången på den andra växelriktaren. När ingången till den andra invertergrinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut (Q).

Steg 7: And Gate

And -porten är en Nand -gate och en Not- eller Inverter -port i serie.

Ingångarna är desamma som Nand -porten, men utgången vänds av Not- eller Inverter -grinden.

När ingångarna (A och B) för And -grinden är 0 eller 0 volt är båda NPN -transistorerna öppna, utsignalen från den första grinden är 1 eller +5 volt. När ingången till växelriktarporten är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn.

När ingången (A) för And -grinden är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn på A -ingången. Och när ingången, (B) för And -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på B -ingången öppen, är utgången från den första grinden 1 eller +5 volt. När ingången till växelriktarporten är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn.

När ingången, (A) för And -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på A -ingången öppen. Och när ingången, (B) för And -grinden är 1 eller +5 volt NPN -transistorn på B -ingången är stängd, är utgången från den första grinden 1 eller +5 volt. När ingången till växelriktarporten är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn.

När ingångarna, (A och B) för Nand -grinden är 1 eller +5 volt stängs båda NPN -transistorerna och utsignalen från den första grinden är 0 eller 0 volt. När ingången till växelriktarporten är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut (Q).

Steg 8: Eller Gate

Or -porten är en Nor -port och en Not- eller Inverter -port i serie.

Ingångarna är desamma som Nor -porten, men utgången backas av Not- eller Inverter -grinden.

När ingångarna, (A och B) i Or -grinden är 0 eller 0 volt är båda NPN -transistorerna öppna, utsignalen från den första grinden är 1 eller +5 volt. När ingången till växelriktarporten är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn.

När ingången (A) på Or -grinden är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn på A -ingången. Och när ingången, (B) för Nor -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på B -ingången öppen och utgången från den första grinden är 0 eller 0 volt. När ingången till växelriktarporten är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut (Q).

När ingången, (A) på Or -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på A -ingången öppen. Och när ingången, (B) för Nor -grinden är 1 eller +5 volt, stängs NPN -transistorn på B -ingången och utgången från den första grinden är 0 eller 0 volt. När ingången till växelriktarporten är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut (Q).

När ingångarna (A och B) för Or -grinden är 1 eller +5 volt stängs båda NPN -transistorerna och utgången från den första grinden är 0 eller 0 volt. När ingången till växelriktarporten är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut (Q).

Steg 9: Exklusiv Nor Gate (Xnor)

Exclusive Nor -porten är konfigurerad som två Nand -portar parallellt anslutna som en Nor -gate med de två översta transistorerna PNP -transistorer.

När ingångarna, (A och B) för Xnor -grinden är 0 eller 0 volt är båda NPN -transistorerna öppna och båda PNP -transistorerna är stängda. Utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut från utgången (Q).

När ingången, (A) på Xnor -grinden är 1 eller +5 volt, stängs NPN -transistorn på A -ingången och PNP -transistorn är öppen. Med ingången är (B) för Xnor -grinden 0 eller 0 volt PNP -transistorn på B -ingången är stängd och NPN -transistorn är öppen. Utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom de slutna transistorerna.

När ingången, (A) för Xnor -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på A -ingången öppen och PNP -transistorn är stängd. Med ingången är (B) på Xnor -grinden 1 eller +5 volt PNP -transistorn på B -ingången är öppen och NPN -transistorn är stängd. Utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom de stängda transistorerna.

När ingångarna, (A och B) för Xnor -grinden är 1 eller +5 volt stängs båda NPN -transistorerna och båda PNP -transistorerna är öppna. Utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut från utgången (Q).

Steg 10: Exklusiv eller Gate (Xor)

The Exclusive Or -porten; använder alla tre nyckelportarna, är den konfigurerad som två Nand -portar som är parallellt anslutna som en Nor -port med de två översta transistorerna PNP -transistorer och en Not eller Inverter -port i serie.

Xor -gateingångarna är desamma som Xnor -gate men utgången vänds av Not- eller Inverter -grinden.

När ingångarna, (A och B) för Xnor -grinden är 0 eller 0 volt är båda NPN -transistorerna öppna och båda PNP -transistorerna är stängda och utsignalen från den första uppsättningen grindar är 1 eller +5 volt. När ingången till växelriktarporten är 1 eller +5 volt stängs NPN -transistorn och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn.

När ingången, (A) på Xnor -grinden är 1 eller +5 volt, stängs NPN -transistorn på A -ingången och PNP -transistorn är öppen. Med ingången är (B) för Xnor -grinden 0 eller 0 volt PNP -transistorn på B -ingången är stängd och NPN -transistorn är öppen, 0 eller 0 volt till inverterarens ingång. När ingången till växelriktarporten är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut (Q).

När ingången, (A) på Xnor -grinden är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn på A -ingången öppen och PNP -transistorn är stängd. Med ingången är (B) för Xnor -grinden 1 eller +5 volt PNP -transistorn på B -ingången är öppen och NPN -transistorn är stängd, 0 eller 0 volt till ingången på växelriktaren. När ingången till växelriktarporten är 0 eller 0 volt är NPN -transistorn öppen och utgången, (Q) är 1 eller +5 volt och eventuell positiv ström går ut (Q).

När ingångarna, (A och B) för Xnor -grinden är 1 eller +5 volt stängs båda NPN -transistorerna och båda PNP -transistorerna är öppna När ingången till den andra invertergrinden är 1 eller +5 volt är NPN transistorn är stängd och utgången, (Q) är 0 eller 0 volt och eventuell positiv ström går till marken genom transistorn.

Tvåa i Electronics Tips & Tricks Challenge