- IN Logična vrata
- Tranzistor
- Shema vezja in potrebne komponente
- Delo podjetja And Gate s pomočjo tranzistorja
Kot mnogi od nas vemo, da je integrirano vezje ali IC kombinacija številnih majhnih vezij v majhnem paketu, ki skupaj opravljajo nalogo comman. Tako kot operacijski ojačevalnik ali 555 Timer IC je zgrajen s kombinacijo številnih tranzistorjev, natikačev, logičnih vrat in drugih kombiniranih digitalnih vezij. Podobno lahko Flip-Flop zgradimo s kombinacijo Logic Gates, Logic Gates pa z nekaj tranzistorji.
Logic Gates so osnove številnih digitalnih elektronskih vezij. Od osnovnih flip-flopov do mikrokrmilnikov logična vrata tvorijo osnovno načelo, kako se biti shranjujejo in obdelujejo. Navajajo povezavo med vsakim vhodom in izhodom sistema z uporabo arthmetic logike. Obstaja veliko različnih vrst logičnih vrat in vsak ima drugačno logiko, ki se uporablja za različne namene. Toda poudarek tega članka bo na AND vratih, ker bi kasneje gradili AND vrata z uporabo tranzistorskega vezja BJT. Razburljivo kajne? Začnimo.
IN Logična vrata
AND logična vrata so logična vrata v obliki črke D z dvema vhodoma in enim izhodom, kjer je oblika D med vhodom in izhodom logično vezje. Razmerje med vhodnimi in izhodnimi vrednostmi je mogoče razložiti s spodnjo tabelo AND Gate Truth Table.
Izhod enačb je mogoče enostavno razložiti z uporabo logične enačbe AND Gate, ki je Q = A x B ali Q = AB. Zato je za vrata AND izhod HIGH le, če sta oba vhoda HIGH.
Tranzistor
Tranzistor je polprevodniška naprava s tremi terminali, ki jih je mogoče priključiti na zunanje vezje. Naprava se lahko uporablja kot stikalo in tudi kot ojačevalnik za spreminjanje vrednosti ali nadzor prenosa električnega signala.
Za gradnjo logičnih vrat AND z uporabo tranzistorja bi uporabili BJT tranzistorje, ki jih lahko nadalje razvrstimo v dve vrsti: PNP in NPN - bipolarni križni tranzistorji. Spodaj je prikazan simbol vezja za vsakega od njih.
Ta članek vam bo razložil, kako zgraditi IN Gate vezje s pomočjo tranzistorja. Logika vrat AND je že razložena zgoraj in za izdelavo vrat AND z uporabo tranzistorja bomo sledili isti tabeli resnic, prikazani zgoraj.
Shema vezja in potrebne komponente
Seznam komponent, potrebnih za izdelavo vrat AND z uporabo NPN tranzistorja, je naveden na naslednji način:
- Dva NPN tranzistorja. (Uporabite lahko tudi tranzistor PNP, če je na voljo)
- Dva upora 10KΩ in en upor 4-5KΩ.
- Ena LED (svetleča dioda) za preverjanje izhoda.
- Breadboard.
- Napajanje A + 5V.
- Dva gumba PUSH.
- Povezovanje žic.
Vezje predstavlja vhoda A in B za vhod AND in izhod Q, ki ima tudi napajanje + 5V do kolektorja prvega tranzistorja, ki je zaporedno povezan z drugim tranzistorjem, LED pa je priključena na oddajniški priključek drugi tranzistor. Vhoda A in B sta priključena na osnovni terminal tranzistorja 1 oziroma tranzistorja 2, izhod Q pa gre na pozitivno LED terminala. Spodnji diagram predstavlja zgoraj razloženo vezje za izdelavo vrat AND z uporabo NPN tranzistorja.
Tranzistorji, uporabljeni v tej vadnici, so tranzistor BC547 NPN in so bili dodani z vsemi zgoraj omenjenimi komponentami v vezju, kot je prikazano spodaj.
Če tipk nimate pri sebi, lahko žice uporabite tudi kot stikalo, tako da jih po potrebi dodate ali odstranite (namesto da pritisnete stikalo). Enako je bilo razvidno iz videa, kjer bi žice uporabljal kot stikalo, priključeno na osnovni terminal obeh tranzistorjev.
Isto vezje, če je zgrajeno z zgoraj omenjenimi komponentami strojne opreme, bi bilo vezje videti nekako tako kot na spodnji sliki.
Delo podjetja And Gate s pomočjo tranzistorja
Tu bomo tranzistor uporabljali kot stikalo in tako, ko napetost pride skozi kolektorski priključek NPN-tranzistorja, napetost doseže emiterski spoj le, če ima osnovni spoj napetost med 0V in napetostjo kolektorja.
Podobno bi zgornje vezje svetilo LED, tj. Izhod je 1 (visoko) le, če sta oba vhoda 1 (visoka), tj. Ko je na osnovnem sponki obeh tranzistorjev napetost. To pomeni, da bo od VCC (+ 5V napajalnika) do LED in naprej do tal potekala ravna tokovna pot. V vseh primerih počivajte, izhodna vrednost bo 0 (nizka), LED pa ugasne. Vse to je mogoče podrobneje razložiti z razumevanjem vsakega primera posebej.
Primer 1: Ko sta oba vhoda nič - A = 0 in B = 0.
Ko sta oba vhoda A in B 0, v tem primeru ni treba pritisniti nobenega gumba. Če ne uporabljate tipk, odstranite žice, povezane z, tipke in osnovni terminal obeh tranzistorjev. Torej, dobili smo oba vhoda A in B kot 0 in zdaj moramo preveriti izhod, ki bi moral biti tudi 0 v skladu s tabelo resnic AND gate.
Ko se napetost napaja skozi kolektorski terminal tranzistorja 1, oddajnik ne prejme nobenega vhoda, ker je osnovna vrednost terminala 0. Podobno oddajnik tranzistorja 1, ki je povezan z kolektorjem tranzistorja 2, ne oddaja tok ali napetost in tudi osnovna vrednost terminala tranzistorja 2 je 0. Torej, oddajnik 2. tranzistorja odda vrednost 0 in posledično bi LED ugasnila.
Primer 2: Ko so vhodi - A = 0 in B = 1.
V drugem primeru, ko so vhodi A = 0 in B = 1, ima vezje prvi vhod 0 (nizko) in drugi vhod 1 (visoko) na dno tranzistorja 1 oziroma 2. Zdaj, ko se napajalnik 5V prenese na kolektor prvega tranzistorja, fazni premik tranzistorja ni spremenjen, ker ima osnovni terminal 0 vhod. Ki odda vrednost 0 na oddajnik, oddajnik prvega tranzistorja pa je zaporedno povezan z kolektorjem drugega tranzistorja, zato vrednost 0 preide v kolektor drugega tranzistorja.
Zdaj ima drugi tranzistor visoko vrednost v osnovi, zato bi omogočil, da enaka vrednost, prejeta v kolektorju, preide na oddajnik. Ker pa je vrednost 0 na kolektorskem terminalu drugega tranzistorja, bo zato tudi oddajnik 0 in LED, priključena na oddajnik, ne bi svetila.
Primer 3: Ko so vhodi - A = 1 in B = 0.
Tu je vhod 1 (visoko) za prvo tranzistorsko bazo in nizko za drugo tranzistorsko bazo. Torej se bo trenutna pot začela od napajanja 5V do kolektorja drugega tranzistorja, ki gre skozi kolektor in oddajnik prvega tranzistorja, saj je osnovna vrednost terminala za prvi tranzistor visoka.
Toda pri drugem tranzistorju je osnovna priključna vrednost 0 in tako tok ne prehaja iz kolektorja v oddajnik drugega tranzistorja, zato bi led še vedno bil izključen.
Primer 4: Ko sta oba vhoda ena - A = 1 in B = 1.
Zadnji primer in tukaj naj bi bila vhoda visoka, ki sta povezana z osnovnimi terminali obeh tranzistorjev. To pomeni, da kadar koli tok ali napetost prehajata skozi kolektor obeh tranzistorjev, osnova doseže svojo nasičenost in tranzistor prevaja.
Praktično pojasnilo, ko je na kolektorski priključek tranzistorja 1 zagotovljena napajalna napetost + 5V in je osnovni terminal nato nasičen, bi bil oddajniški terminal deležen velikega izhoda, ker je tranzistor usmerjen naprej. Ta visok izhod na oddajniku gre preko zaporedne povezave neposredno na kolektor 2. tranzistorja. Zdaj je podobno pri drugem tranzistorju vhod v kolektorju visok in v tem primeru je tudi osnovni terminal visok, kar pomeni, da je tudi drugi tranzistor v nasičenem stanju in bi visok vhod prehajal iz kolektorja v oddajnik. Ta velika moč na oddajniku gre na LED, ki LED vklopi.
Zato imajo vsi štirje primeri enake vhode in izhode kot dejanska logična vrata AND. Tako smo z uporabo tranzistorja zgradili vrata AND Logic. Upam, da ste razumeli vadnico in uživali v učenju česa novega. Popolno delovanje postavitve najdete v spodnjem videoposnetku. V naslednji vadnici se bomo naučili tudi, kako zgraditi ALI vrata s pomočjo tranzistorja in vrata NE s tranzistorjem. Če imate kakršna koli vprašanja, jih pustite v spodnjem oddelku za komentarje ali uporabite tehnična vprašanja na naših forumih.