بوابات ترانزستور منطقية مزدوجة: 10 خطوات

2024 مؤلف: John Day | [email protected]. آخر تعديل: 2024-01-30 07:40

أقوم ببناء بوابات ترانزستور مختلفة قليلاً عن معظم مهندسي الإلكترونيات الآخرين. معظم الناس عندما يبنون بوابات الترانزستور ؛ قم ببنائها مع الأخذ في الاعتبار المنطق الإيجابي فقط ، ولكن البوابات في الدوائر المتكاملة لها منطقان ، منطق إيجابي ومنطق سلبي. وأنا أقوم ببناء بوابي الترانزستور بمنطق إيجابي وسلبي.

على الرغم من وجود ثماني بوابات ؛ Buffer ، Inverter or Not ، و ، و Nand ، و Nor ، و Xor ، و Xnor ، فهي مصنوعة من ثلاث دوائر بوابة. وعندما تقوم ببناء بوابات منطقية مزدوجة ، فإن الدوائر الثلاث المستخدمة لبناء بوابة هي Inverter or Not و Nand ولا ، فإن بقية البوابات مصنوعة من اثنين أو أكثر من هذه البوابات الثلاثة.

لماذا نبني بوابات الترانزستور؟ حسنًا ، إليك خمسة أسباب لبناء بوابتك الخاصة.

1. ليس لديك البوابة التي تحتاجها.

2. أنت تريد بوابة تحمل طاقة أكبر من بوابة IC القياسية.

3. أنت تريد بوابة واحدة فقط وأنت تكره إضاعة بقية البوابات على IC.

4. التكلفة ، العاكس الترانزستور الواحد أقل من 0.25 دولار و العاكس السداسي هو 1.00 دولار وما فوق.

5. تريد أن تفهم البوابات بشكل أفضل.

الخطوة 1: الأدوات والأجزاء

البوابات الموجودة في Instructable هي بوابات واط إذا كنت ترغب في بناء بوابات ذات قوة كهربائية أعلى ، فستحتاج إلى مكونات قوة كهربائية عالية.

أسلاك العبور

اللوح

مزود الطاقة

1 × SN74LS04 إيك

2 × مفاتيح

عدد 2 المصابيح 1 أحمر 1 أخضر

2 × 820 Ω ¼ ث المقاومات

2 × 1 kΩ ¼ ث المقاومات

3 × 10 كيلو أوم ث المقاومات

3 x NPN الترانزستورات للأغراض العامة ، استخدمت 2N3904.

2 × ترانزستورات PNP للأغراض العامة ، استخدمت 2N3906.

الخطوة 2: المنطق المزدوج

عندما تبحث عن جدول الحقيقة الخاص بالبوابة ؛ مثل مدخلين أو بوابة ، ستحصل على جدول الحقيقة الذي يشبه هذا. هذا جدول حقيقة إيجابي لبوابة Or. تحت A و B هي مدخلات البوابة و Q هي الإخراج. 1 يمثل قيمة منطقية 1 أو + 5 فولت ويمثل 0 قيمة منطقية 0 أو 0 فولت. لذلك عندما يقوم معظم الناس ببناء بوابة من الترانزستورات ، فإنهم يبنونها بقيمة منطقية تبلغ 1 أو + 5 فولت وقيمة منطقية تبلغ 0 أو لا توجد فولت. لكن هذا ليس ما يحدث لخرج البوابة ، في IC.

عندما ينتقل خرج البوابة من القيمة المنطقية 1 إلى القيمة المنطقية 0 ، ينتقل خرج تلك البوابة من +5 فولت مع تدفق التيار من الخرج إلى 0 فولت مع تدفق التيار إلى خرج البوابة. يعكس التيار الاتجاه. عند استخدام تدفق التيار المعكوس ، يسمى هذا بالمنطق السلبي حيث 0 فولت هي - قيمة منطقية واحدة و + 5 فولت هي - 0 قيمة منطقية.

من الأسهل رؤية ما يفعله هذا عند توصيل خرج أي بوابة ؛ إلى قاعدة ترانزستور NPN وترانزستور PNP ، في سلسلة مع LED. في حين أن خرج البوابة هو القيمة المنطقية 1 ، (5 فولت) ، يتم إغلاق ترانزستور NPN ويضيء مؤشر LED المتسلسل مع ترانزستور NPN. عندما ينتقل خرج البوابة من القيمة المنطقية 1 إلى القيمة المنطقية 0 ، (5 فولت إلى 0 فولت) ، يعكس التيار الاتجاه ويفتح ترانزستور NPN مع إغلاق ترانزستور PNP. يؤدي هذا إلى إيقاف تشغيل LED المتسلسل مع ترانزستور NPN ويضيء مؤشر LED المتسلسل باستخدام ترانزستور PNP.

بوابات الترانزستور الخاصة بي لها نفس المنطق المزدوج مثل البوابات في الدوائر المتكاملة. في حين أن خرج البوابة هو القيمة المنطقية 1 ، (5 فولت) ، يتم إغلاق ترانزستور NPN ويضيء مؤشر LED المتسلسل مع ترانزستور NPN. عندما ينتقل خرج البوابة من القيمة المنطقية 1 إلى القيمة المنطقية 0 ، (5 فولت إلى 0 فولت) ، يعكس التيار الاتجاه ويفتح ترانزستور NPN مع إغلاق ترانزستور PNP. يؤدي هذا إلى إيقاف تشغيل LED المتسلسل مع ترانزستور NPN ويضيء مؤشر LED المتسلسل باستخدام ترانزستور PNP.

الخطوة 3: لا أو بوابة العاكس

بوابة Not or Inverter هي الأولى من بين البوابات الثلاثة اللازمة لعمل البوابات الخمسة الأخرى.

عندما يكون المدخل (A) لبوابة العاكس 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت ويخرج أي تيار موجب من الخرج (Q).

عندما يكون المدخل (A) لبوابة العاكس هو 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور.

الخطوة 4: بوابة ناند

بوابة ناند هي الثانية من بين البوابات الثلاثة اللازمة لإنشاء البوابات الخمسة الأخرى.

عندما تكون المدخلات (A و B) لبوابة Nand 0 أو 0 فولت ، يكون كلا من ترانزستورات NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت ويخرج أي تيار موجب من الخرج (Q).

عندما يكون الإدخال (A) لبوابة Nand 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN على الإدخال A. وعندما يكون الإدخال (B) لبوابة Nand 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على مدخل B مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت ويخرج أي تيار موجب من الخرج (Q).

عندما يكون الإدخال (A) لبوابة Nand 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على الإدخال A مفتوحًا. وعندما يكون المدخل (B) لبوابة Nand هو 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN عند إدخال B ويكون الإخراج (Q) 1 أو +5 فولت ويخرج أي تيار موجب من الخرج (Q)).

عندما تكون المدخلات (A و B) لبوابة Nand 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق كلا الترانزستورات NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستورات.

الخطوة 5: ولا البوابة

بوابة نور هي ثالث البوابات الثلاثة اللازمة لعمل البوابات الخمسة الأخرى.

عندما تكون المدخلات (A و B) للبوابة Nor 0 أو 0 فولت ، يكون كلا من ترانزستورات NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت ويخرج أي تيار موجب من الخرج (Q).

عندما يكون الإدخال (A) للبوابة Nor 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN على الإدخال A. وعندما يكون المدخل (B) من بوابة Nor 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على مدخل B مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض عبر الترانزستور على المدخلات A.

عندما يكون الإدخال (A) للبوابة Nor 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على الإدخال A مفتوحًا. وعندما يكون المدخل (B) من بوابة Nor هو 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN على مدخل B ويكون الناتج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور على B إدخال.

عندما تكون المدخلات (A و B) للبوابة Nor 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق كلا الترانزستورات NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال كلا من الترانزستورات.

الخطوة 6: العازلة

يستخدم العازلة اثنين من نفس البوابات ؛ اثنين من بوابات ليس أو العاكس في سلسلة.

عندما يكون الإدخال (A) من بوابة العاكس الأولى 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا ويكون الناتج 1 أو +5 فولت لمدخل العاكس الثاني. عندما يكون دخل بوابة العاكس الثانية 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور.

عندما يكون المدخل (A) لبوابة العاكس الأولى هو 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN ويكون الناتج 0 أو 0 فولت لمدخل العاكس الثاني. عندما يكون مدخل بوابة العاكس الثانية 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

الخطوة 7: والبوابة

بوابة And هي بوابة Nand وبوابة Not أو Inverter في سلسلة.

المدخلات هي نفسها بوابة Nand ولكن يتم عكس الإخراج بواسطة بوابة Not أو Inverter.

عندما يكون المدخلان ، (A و B) للبوابة And 0 أو 0 فولت ، يكون كلا ترانزستورات NPN مفتوحًا ، يكون خرج البوابة الأولى 1 أو +5 فولت. عندما يكون دخل بوابة العاكس 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور.

عندما يكون المدخل (A) للبوابة And هو 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN على الإدخال A. وعندما يكون الإدخال (B) للبوابة 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على مدخل B مفتوحًا ، ويكون خرج البوابة الأولى 1 أو +5 فولت. عندما يكون دخل بوابة العاكس 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور.

عندما يكون الإدخال (A) من البوابة And 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على الإدخال A مفتوحًا. وعندما يكون المدخل (B) للبوابة And هو 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN على مدخل B ، يكون خرج البوابة الأولى 1 أو +5 فولت. عندما يكون دخل بوابة العاكس 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور.

عندما تكون المدخلات (A و B) لبوابة Nand 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق كلا ترانزستورات NPN ويكون خرج البوابة الأولى 0 أو 0 فولت. عندما يكون مدخل بوابة العاكس 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

الخطوة 8: أو البوابة

بوابة Or هي بوابة Nor وبوابة Not أو Inverter في سلسلة.

المدخلات هي نفسها بوابة Nor ومع ذلك يتم عكس الإخراج بواسطة بوابة Not أو Inverter.

عندما يكون المدخلان (A و B) للبوابة Or 0 أو 0 فولت ، يكون كلا ترانزستورات NPN مفتوحين ، يكون خرج البوابة الأولى 1 أو +5 فولت. عندما يكون دخل بوابة العاكس 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور.

عندما يكون الإدخال ، (A) للبوابة Or 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN على الإدخال A. وعندما يكون المدخل (B) من بوابة Nor 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على مدخل B مفتوحًا ويكون خرج البوابة الأولى 0 أو 0 فولت. عندما يكون مدخل بوابة العاكس 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

عندما يكون الإدخال ، (A) للبوابة Or 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على الإدخال A مفتوحًا. وعندما يكون الإدخال (B) للبوابة Nor 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN على مدخل B ويكون خرج البوابة الأولى 0 أو 0 فولت. عندما يكون مدخل بوابة العاكس 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

عندما تكون المدخلات (A و B) للبوابة Or 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق كلا ترانزستورات NPN ويكون خرج البوابة الأولى 0 أو 0 فولت. عندما يكون مدخل بوابة العاكس 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

الخطوة 9: حصريًا ولا بوابة (Xnor)

تم تكوين بوابة Exclusive Nor على شكل بوابتين Nand متصلتين بالتوازي كبوابة Nor مع اثنين من الترانزستورات العلوية PNP.

عندما تكون المدخلات (A و B) لبوابة Xnor هي 0 أو 0 فولت ، يكون كلا الترانزستورات NPN مفتوحين ويتم إغلاق كلا الترانزستورات PNP. الناتج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

عندما يكون الإدخال (A) لبوابة Xnor هو 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN الموجود على الإدخال A ويكون ترانزستور PNP مفتوحًا. مع الإدخال ، (B) من بوابة Xnor هو 0 أو 0 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور PNP على إدخال B ويكون ترانزستور NPN مفتوحًا. الناتج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستورات المغلقة.

عندما يكون الإدخال (A) لبوابة Xnor 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على الإدخال A مفتوحًا ويتم إغلاق ترانزستور PNP. مع الإدخال ، (B) من بوابة Xnor هي 1 أو +5 فولت ، يكون ترانزستور PNP على مدخل B مفتوحًا ويتم إغلاق ترانزستور NPN. الناتج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستورات المغلقة.

عندما تكون المدخلات (A و B) لبوابة Xnor هي 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق كلا ترانزستورات NPN ويكون كلا ترانزستورات PNP مفتوحة. الناتج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

الخطوة 10: حصري أو بوابة (Xor)

الحصري أو البوابة ؛ يستخدم جميع البوابات الرئيسية الثلاثة ، وقد تم تكوينه كبوابتين Nand متصلتين بالتوازي كبوابة Nor مع ترانزستورات PNP العلوية وبوابة Not أو Inverter في سلسلة.

مدخلات بوابة Xor هي نفس بوابة Xnor ومع ذلك يتم عكس الإخراج بواسطة بوابة Not أو Inverter.

عندما تكون المدخلات (A و B) لبوابة Xnor هي 0 أو 0 فولت ، يكون كلا الترانزستورات NPN مفتوحًا ويتم إغلاق كلا الترانزستورات PNP ويكون خرج المجموعة الأولى من البوابات 1 أو +5 فولت. عندما يكون دخل بوابة العاكس 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN والإخراج ، (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور.

عندما يكون الإدخال (A) لبوابة Xnor هو 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور NPN الموجود على الإدخال A ويكون ترانزستور PNP مفتوحًا. مع الإدخال ، (B) من بوابة Xnor هي 0 أو 0 فولت ، يتم إغلاق ترانزستور PNP على إدخال B ويكون ترانزستور NPN مفتوحًا ، 0 أو 0 فولت لمدخل العاكس. عندما يكون مدخل بوابة العاكس 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

عندما يكون الإدخال (A) لبوابة Xnor 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN على الإدخال A مفتوحًا ويتم إغلاق ترانزستور PNP. مع الإدخال ، (B) من بوابة Xnor هو 1 أو +5 فولت ، يكون ترانزستور PNP على مدخل B مفتوحًا ويتم إغلاق ترانزستور NPN ، 0 أو 0 فولت لمدخل العاكس. عندما يكون مدخل بوابة العاكس 0 أو 0 فولت ، يكون ترانزستور NPN مفتوحًا والمخرج ، (Q) هو 1 أو +5 فولت وأي تيار موجب يخرج من الخرج (Q).

عندما تكون المدخلات (A و B) لبوابة Xnor هي 1 أو +5 فولت ، يتم إغلاق كلا ترانزستورات NPN ويكون كلا ترانزستورات PNP مفتوحة عندما يكون مدخل بوابة العاكس الثانية 1 أو +5 فولت ، فإن NPN يتم إغلاق الترانزستور والمخرج (Q) هو 0 أو 0 فولت وأي تيار موجب يذهب إلى الأرض من خلال الترانزستور.

الوصيف في تحدي نصائح وحيل الإلكترونيات