Portas de transistor lógico duplo: 10 etapas

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificação: 2024-01-30 11:38

Eu construo portas de transistor um pouco diferentes da maioria dos outros engenheiros eletrônicos. A maioria das pessoas quando constroem portas de transistor; construa-os apenas com a lógica positiva em mente; no entanto, as portas nos ICs têm duas lógicas, lógica positiva e lógica negativa. E eu construo minhas portas de transistor com lógica positiva e negativa.

Embora existam oito portas; Buffer, Inversor ou Não, E, Nand, Or, Nor, Xor e Xnor, eles são feitos de três circuitos de porta. E quando você está construindo portas lógicas duplas, os três circuitos usados para construir uma porta são Inverter or Not, Nand e Nor, o resto das portas são feitas de duas ou mais dessas três portas.

Por que construir portas de transistor? Bem, aqui estão cinco razões para construir seus próprios portões.

1. Você não tem o portão de que precisa.

2. Você quer uma porta que carregue mais potência do que um IC de porta padrão.

3. Você quer apenas um portão e odeia desperdiçar o resto dos portões no IC.

4. Custo, um inversor de um transistor é inferior a $ 0,25 e um IC do inversor hex é de $ 1,00 e superior.

5. Você quer entender melhor os portões.

Etapa 1: Ferramentas e peças

Os portões neste Instructable são portões de ¼ watt se você quiser construir portões com uma potência mais alta, você precisará de componentes de potência maior.

Jumper Wires

Tábua de pão

Fonte de energia

1 x SN74LS04 IC

2 x interruptores

2 x LEDs 1 vermelho 1 verde

2 x 820 Ω ¼ w resistores

2 x resistores de 1 kΩ ¼ w

3 x 10 kΩ ¼ resistores w

3 x transistores NPN de uso geral, usei 2N3904.

2 x transistores de uso geral PNP, usei 2N3906.

Etapa 2: Dual Logic

Quando você olha para a tabela de verdade de um portão; como uma porta Or de duas entradas, você obterá uma tabela verdade semelhante a esta. Esta é uma tabela de verdade positiva para um portal Or. Abaixo de A e B estão as entradas para a porta e Q é a saída. 1 representa o valor lógico de 1 ou + 5 volts e 0 representa um valor lógico de 0 ou 0 volts. Portanto, quando a maioria das pessoas constrói uma porta com transistores, ela constrói um valor lógico de 1 ou + 5 volts e um valor lógico de 0 ou nenhum volts. Mas não é isso que acontece com a saída de uma porta, em um IC.

Quando a saída de uma porta vai do valor lógico 1 para o valor lógico 0, a saída dessa porta vai de + 5 volts com a corrente fluindo da saída para 0 volts com a corrente fluindo para a saída da porta. A corrente inverte a direção. Quando você usa o fluxo de corrente invertido, isso é chamado de lógica negativa, onde 0 volts é - 1 valor lógico e + 5 volts é - 0 valor lógico.

É mais fácil ver o que isso faz quando você conecta a saída de qualquer porta; à base de um transistor NPN e um transistor PNP, em série com um LED. Enquanto a saída da porta é o valor lógico 1, (5 Volts), o transistor NPN é fechado e o LED em série com o transistor NPN acende. Quando a saída da porta vai do valor lógico 1 para o valor lógico 0 (5 volts a 0 volts), a corrente inverte a direção e o transistor NPN abre quando o transistor PNP fecha. Isso desliga o LED em série com o transistor NPN e acende o LED em série com o transistor PNP.

Minhas portas de transistor têm a mesma lógica dupla que as portas de ICs. Enquanto a saída da porta é o valor lógico 1, (5 Volts), o transistor NPN é fechado e o LED em série com o transistor NPN acende. Quando a saída da porta vai do valor lógico 1 para o valor lógico 0 (5 volts a 0 volts), a corrente inverte a direção e o transistor NPN abre quando o transistor PNP fecha. Isso desliga o LED em série com o transistor NPN e acende o LED em série com o transistor PNP.

Etapa 3: não ou porta do inversor

Portão não ou inversor é o primeiro dos 3 portões necessários para fazer os outros 5 portões.

Quando a entrada (A) da porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN é aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai da saída (Q).

Quando a entrada (A) da porta do inversor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN é fechado e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor.

Etapa 4: Nand Gate

O portão Nand é o segundo dos três portões necessários para fazer os outros 5 portões.

Quando as entradas (A e B) da porta Nand são 0 ou 0 volts, ambos os transistores NPN estão abertos e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai da saída (Q).

Quando a entrada (A) da porta Nand é 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada A é fechado. E quando a entrada (B) da porta Nand é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada B está aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai da saída (Q).

Quando a entrada (A) da porta Nand é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada A está aberto. E quando a entrada (B) da porta Nand é 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada B é fechado e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai da saída (Q)

Quando as entradas (A e B) da porta Nand são 1 ou +5 volts, os dois transistores NPN são fechados e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através dos transistores.

Etapa 5: nem portão

O portão Nor é o terceiro dos três portões necessários para fazer os outros 5 portões.

Quando as entradas (A e B) da porta Nor são 0 ou 0 volts, ambos os transistores NPN estão abertos e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai da saída (Q).

Quando a entrada (A) da porta Nor é de 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada A é fechado. E quando a entrada, (B) da porta Nor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada B está aberto e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor na entrada A..

Quando a entrada (A) da porta Nor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada A está aberto. E quando a entrada, (B) da porta Nor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada B é fechado e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor em B entrada.

Quando as entradas (A e B) da porta Nor são de 1 ou +5 volts, os dois transistores NPN estão fechados e a saída (Q) é de 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através de ambos os transistores.

Etapa 6: Buffer

Um buffer usa duas portas iguais; duas portas não ou inversor em série.

Quando a entrada, (A) da primeira porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN está aberto e a saída é 1 ou +5 volts para a entrada do segundo inversor. Quando a entrada da segunda porta do inversor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN é fechado e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor.

Quando a entrada (A) da primeira porta do inversor é de 1 ou +5 volts, o transistor NPN é fechado e a saída é de 0 ou 0 volts para a entrada do segundo inversor. Quando a entrada da segunda porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN é aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai pela saída (Q).

Etapa 7: e portão

A porta And é uma porta Nand e uma porta Not ou Inverter em série.

As entradas são as mesmas da porta Nand, porém a saída é revertida pela porta Not ou Inverter.

Quando as entradas (A e B) da porta And são 0 ou 0 volts, ambos os transistores NPN estão abertos, a saída da primeira porta é 1 ou +5 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN é fechado e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor.

Quando a entrada (A) da porta And é de 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada A é fechado. E quando a entrada, (B) da porta E é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada B está aberto, a saída da primeira porta é 1 ou +5 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN é fechado e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor.

Quando a entrada (A) da porta And é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada A está aberto. E quando a entrada, (B) da porta E é 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada B é fechado, a saída da primeira porta é 1 ou +5 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN é fechado e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor.

Quando as entradas (A e B) da porta Nand são 1 ou +5 volts, os dois transistores NPN são fechados e a saída da primeira porta é 0 ou 0 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN é aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai pela saída (Q).

Etapa 8: ou portão

A porta Or é uma porta Nor e uma porta Not ou Inverter em série.

As entradas são as mesmas da porta Nor, porém a saída é revertida pela porta Not ou Inverter.

Quando as entradas (A e B) da porta Or são 0 ou 0 volts, ambos os transistores NPN estão abertos, a saída da primeira porta é 1 ou +5 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN é fechado e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor.

Quando a entrada (A) da porta Or é de 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada A é fechado. E quando a entrada (B) da porta Nor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada B está aberto e a saída da primeira porta é 0 ou 0 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN está aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai pela saída (Q).

Quando a entrada (A) da porta Or é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada A está aberto. E quando a entrada, (B) da porta Nor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada B é fechado e a saída da primeira porta é 0 ou 0 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN é aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai pela saída (Q).

Quando as entradas (A e B) da porta Or são 1 ou +5 volts, os dois transistores NPN são fechados e a saída da primeira porta é 0 ou 0 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN está aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai pela saída (Q).

Etapa 9: Exclusive Nor Gate (Xnor)

A porta Nor exclusiva é configurada como duas portas Nand conectadas em paralelo como uma porta Nor com os dois transistores superiores PNP.

Quando as entradas (A e B) da porta Xnor são 0 ou 0 volts, ambos os transistores NPN estão abertos e ambos os transistores PNP estão fechados. A saída, (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai da saída (Q).

Quando a entrada, (A) da porta Xnor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada A é fechado e o transistor PNP é aberto. Com a entrada, (B) da porta Xnor é 0 ou 0 volts, o transistor PNP na entrada B é fechado e o transistor NPN é aberto. A saída, (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através dos transistores fechados.

Quando a entrada (A) da porta Xnor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada A está aberto e o transistor PNP é fechado. Com a entrada, (B) da porta Xnor é 1 ou +5 volts, o transistor PNP na entrada B está aberto e o transistor NPN está fechado. A saída, (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através dos transistores fechados.

Quando as entradas (A e B) da porta Xnor são 1 ou +5 volts, os dois transistores NPN estão fechados e ambos os transistores PNP estão abertos. A saída, (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai da saída (Q).

Etapa 10: Exclusivo ou Gate (Xor)

O portão exclusivo ou; usa todas as três portas principais, é configurado como duas portas Nand conectadas em paralelo como uma porta Nor com os dois transistores superiores, transistores PNP e uma porta Not ou Inverter em série.

As entradas da porta Xor são as mesmas da porta Xnor, porém a saída é revertida pela porta Not ou Inverter.

Quando as entradas (A e B) da porta Xnor são 0 ou 0 volts, ambos os transistores NPN estão abertos e ambos os transistores PNP estão fechados e a saída do primeiro conjunto de portas é 1 ou +5 volts. Quando a entrada da porta do inversor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN é fechado e a saída (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor.

Quando a entrada, (A) da porta Xnor é 1 ou +5 volts, o transistor NPN na entrada A é fechado e o transistor PNP é aberto. Com a entrada, (B) da porta Xnor é 0 ou 0 volts, o transistor PNP na entrada B é fechado e o transistor NPN está aberto, 0 ou 0 volts para a entrada do inversor. Quando a entrada da porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN é aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai pela saída (Q).

Quando a entrada, (A) da porta Xnor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN na entrada A está aberto e o transistor PNP é fechado. Com a entrada, (B) da porta Xnor é 1 ou +5 volts, o transistor PNP na entrada B está aberto e o transistor NPN está fechado, 0 ou 0 volts para a entrada do inversor. Quando a entrada da porta do inversor é 0 ou 0 volts, o transistor NPN é aberto e a saída (Q) é 1 ou +5 volts e qualquer corrente positiva sai pela saída (Q).

Quando as entradas, (A e B) da porta Xnor são 1 ou +5 volts, os dois transistores NPN estão fechados e ambos os transistores PNP estão abertos. Quando a entrada da segunda porta do inversor é 1 ou +5 volts, o NPN o transistor é fechado e a saída, (Q) é 0 ou 0 volts e qualquer corrente positiva vai para o terra através do transistor.

Vice-campeão no Desafio de Dicas e Truques de Eletrônica