از ترانزیستورها یک دروازه XOR بسازید: 6 مرحله

2024 نویسنده: John Day | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2024-01-30 08:54

OR دروازه ها بسیار مفید هستند ، اما دارای یک ویژگی عجیب هستند که می تواند به خوبی کار کند ، اما در برنامه های خاص می تواند مشکلاتی را ایجاد کند. این واقعیت است که اگر هر دو ورودی یک باشند ، خروجی نیز یک است. اگر برنامه ای داشتیم که نمی خواستیم ، شاید در حال ساخت یک جمع کننده بودیم ، از چیزی به نام Exclusive Or Gate ، که مخفف XOR یا EOR است ، استفاده می کردیم.

مرحله 1: طراحی

یک راه برای دستیابی به رفتار XOR این است که از یک دروازه OR معمولی استفاده کنید ، سپس با موردی که هر دو ورودی مثبت هستند برخورد کنید. اگر یک دروازه AND را به ورودی ها وصل کنیم ، با نمایش آن مورد می توانیم یک سیگنال دریافت کنیم. سپس می توانیم آن سیگنال را گرفته ، آن را وارونه کنیم ، سپس آن و خروجی دروازه OR را به یک دروازه AND دیگر گره بزنیم. این امر باعث می شود تا هر زمان که هر دو ورودی روشن نباشد ، دروازه OR به سادگی از دومین دروازه AND عبور کند ، اما وقتی هر دو ورودی بالا رفتند ، دروازه اول AND دروازه دوم AND را بسته و نگه می دارد خروجی خاموش بدون در نظر گرفتن وضعیت دروازه OR.

یکی از تنظیماتی که من در مدار نهایی انجام دادم ، تغییر ترکیب AND/NOT برای یک دروازه NAND است که فقط یک دروازه AND معکوس است. نحوه عملکرد این روش بعداً آشکار خواهد شد.

حالا اجازه دهید همان طرح کلی را بنویسیم ، اما با ترانزیستورها و مقاومت ها. نوع ترانزیستوری که استفاده کردم 2N2222 BJT است که نسبتاً متداول است (2N4401 و 2N3904 نیز کار می کنند). من از 6 ترانزیستور ، 3 مقاومت 20k اهم ، 3 مقاومت 47k اهم ، 1 مقاومت 510 اهم ، دو دکمه فشاری و یک LED استفاده کردم. این مقادیر مقاومت را بر اساس منبع تغذیه 5 ولت و 0.1 میلی آمپر یا حداقل جریان 0.0001A برای 2N2222 انتخاب کردم. اگر از قانون اهم برای محاسبه مقاومت صحیح در برابر زمین برای این مقادیر استفاده کنید ، 50،000 اهم دریافت می کنید. 47k اهم به اندازه کافی برای دروازه NAND پایین تر است ، اما چرا مقدار پایین تر برای دروازه OR ، و اولین ورودی گیت AND دوم؟ دلیل این امر این است که ساطع کننده ترانزیستورهایی که دروازه OR را تشکیل می دهند از طریق ترانزیستور دیگری به یکدیگر متصل می شوند ، بنابراین از طریق مقاومت دوم عبور می کنند ، نه مستقیماً به زمین. (مقاومت محدودکننده LED یک مقدار کافی پایین است که در این محاسبه ناچیز است).

مرحله 2: اضافه کردن ترانزیستورها ، دکمه ها و LED

مرحله 3: افزودن مقاومت ها

مرحله 4: اضافه کردن سیم

نحوه تغذیه برد من این است که ریل های برق را به منبع تغذیه نیمکت آزمایشگاهی متصل می کنم که روی حداکثر جریان 5 ولت و 500 میلی آمپر تنظیم شده است. همان نوع ورودی را می توان با اتصال قدرت به پین های 5 ولت و GND آردوینو به دست آورد ، اما در واقع یک منبع تغذیه 5 ولت کار می کند (اگرچه برای کاهش خطر انفجار قطعات ، محدودیت فعلی توصیه می شود).

مرحله 5: آزمایش و عیب یابی

حالا که وصل شده است ، به شما اجازه می دهم خود را آزمایش کنید. اگر یکی از دکمه ها فشار داده شود ، LED باید روشن شود. اگر هر دو تحت فشار قرار گیرند ، LED خاموش می شود.

مشکلات رایج

1. اگر به نظر می رسد که یک ورودی آنطور که باید کار نمی کند ، و در صورتی که هر دو ورودی همچنان صفر هستند ، ولتاژ ورودی گیت AND را که هنگام فشار دادن دکمه از دروازه OR می آید ، بررسی کنید. اگر کم است (<2V) ، مقاومت مقاومت را از OR به دروازه AND کاهش دهید.
2. اگر گیت هنوز مانند یک دروازه OR عمل می کند ، به این معنی که وقتی هر دو ورودی در خروجی هستند روشن است ، ولتاژ ورودی ورودی AND را که از دروازه NAND وارد می شود بررسی کنید. اگر با فشار دادن هر دو دکمه این مقدار زیاد است ، مطمئن شوید که ترانزیستورهای شما در دروازه AND کار می کنند و وقتی هر دو دکمه را فشار می دهید ، مقاومت را از آنجا به زمین بررسی کنید. اگر این مقاومت زیاد است و/یا آن ولتاژ کم است ، آن دو ترانزیستور را جایگزین کنید یا مقاومت ورودی ها را در برابر دروازه های NAND کاهش دهید.

مرحله 6: بیشتر می خواهید؟

اگر این دستورالعمل را دوست داشتید ، بروید و کتاب من را در آمازون با عنوان "راهنمای مبتدیان آردوینو" بررسی کنید. این به اصول اولیه مدار و همچنین کد C ++ مورد استفاده برای برنامه نویسی آردوینو می پردازد.