Puertas de transistores lógicos duales: 10 pasos

2024 Autor: John Day | [email protected]. Última modificación: 2024-01-30 08:43

Construyo puertas de transistores un poco diferentes a la mayoría de los otros ingenieros electrónicos. La mayoría de las personas cuando construyen puertas de transistores; constrúyalos con sólo lógica positiva en mente, sin embargo, las puertas en los circuitos integrados tienen dos lógicas, lógica positiva y lógica negativa. Y construyo mis puertas de transistores con lógica positiva y negativa.

Aunque hay ocho puertas; Buffer, Inverter or Not, Y, Nand, Or, Nor, Xor y Xnor, están hechos de tres circuitos de compuerta. Y cuando está construyendo puertas lógicas duales, los tres circuitos utilizados para construir una puerta son Inverter or Not, Nand y Nor, el resto de las puertas están hechas de dos o más de estas tres puertas.

¿Por qué construir puertas de transistores? Bueno, aquí hay cinco razones para construir sus propias puertas.

1. No tiene la puerta que necesita.

2. Quieres una puerta que lleve más potencia que un IC de puerta estándar.

3. Solo quieres una puerta y odias desperdiciar el resto de puertas en el IC.

4. Costo, un inversor de un transistor cuesta menos de $ 0,25 y un IC inversor hexagonal cuesta $ 1,00 o más.

5. Quieres entender mejor las puertas.

Paso 1: Herramientas y piezas

Las puertas en este Instructable son puertas de ¼ de vatio. Si desea construir puertas con un vataje más alto, necesitará componentes de mayor vataje.

Cables de puente

Tablero de circuitos

Fuente de alimentación

1 x SN74LS04 IC

2 x interruptores

2 x LED 1 rojo 1 verde

2 resistencias de 820 Ω ¼ w

2 resistencias de 1 kΩ ¼ w

3 resistencias de 10 kΩ ¼ w

3 x transistores de propósito general NPN, usé 2N3904.

2 x transistores PNP de propósito general, usé 2N3906.

Paso 2: lógica dual

Cuando miras la tabla de verdad de una puerta; como una puerta O de dos entradas, obtendrá una tabla de verdad que se ve así. Esta es una tabla de verdad positiva para una puerta Or. Debajo de A y B están las entradas a la puerta y Q es la salida. 1 representa un valor lógico de 1 o + 5 voltios y 0 representa un valor lógico de 0 o 0 voltios. Entonces, cuando la mayoría de las personas construyen una puerta con transistores, la construyen con un valor lógico de 1 o + 5 voltios y un valor lógico de 0 o sin voltios. Pero eso no es lo que le sucede a la salida de una puerta, en un CI.

Cuando la salida de una puerta va del valor lógico 1 al valor lógico 0, la salida de esa puerta va de + 5 voltios con la corriente que fluye fuera de la salida a 0 voltios con la corriente que fluye hacia la salida de la puerta. La corriente cambia de dirección. Cuando utiliza el flujo de corriente inverso, esto se denomina lógica negativa, donde 0 voltios es - 1 valor lógico y + 5 voltios es - 0 valor lógico.

Es más fácil ver lo que hace esto cuando conecta la salida de cualquier puerta; a la base de un transistor NPN y un transistor PNP, en serie con un LED. Mientras que la salida de la puerta es el valor lógico 1, (5 Voltios), el transistor NPN está cerrado y el LED en serie con el transistor NPN se enciende. Cuando la salida de la puerta pasa del valor lógico 1 al valor lógico 0, (5 voltios a 0 voltios), la corriente invierte la dirección y el transistor NPN se abre cuando se cierra el transistor PNP. Esto apaga el LED en serie con el transistor NPN y enciende el LED en serie con el transistor PNP.

Mis puertas de transistores tienen la misma lógica dual que las puertas de los circuitos integrados. Mientras que la salida de la puerta es el valor lógico 1, (5 Voltios), el transistor NPN está cerrado y el LED en serie con el transistor NPN se enciende. Cuando la salida de la puerta pasa del valor lógico 1 al valor lógico 0, (5 voltios a 0 voltios), la corriente invierte la dirección y el transistor NPN se abre cuando el transistor PNP se cierra. Esto apaga el LED en serie con el transistor NPN y enciende el LED en serie con el transistor PNP.

Paso 3: No o Inverter Gate

La puerta Not o Inverter es la primera de las 3 puertas necesarias para hacer las otras 5 puertas.

Cuando la entrada, (A) de la puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale de la salida (Q).

Cuando la entrada, (A) de la puerta del inversor es de 1 o +5 voltios, el transistor NPN está cerrado y la salida, (Q) es de 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor.

Paso 4: puerta Nand

La puerta Nand es la segunda de las tres puertas necesarias para hacer las otras 5 puertas.

Cuando las entradas, (A y B) de la puerta Nand son 0 o 0 voltios, ambos transistores NPN están abiertos y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale de la salida (Q).

Cuando la entrada, (A) de la puerta Nand es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada A está cerrado. Y cuando la entrada, (B) de la puerta Nand es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada B está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale de la salida (Q).

Cuando la entrada, (A) de la puerta Nand es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada A está abierto. Y cuando la entrada (B) de la puerta Nand es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada B se cierra y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale de la salida (Q).

Cuando las entradas (A y B) de la puerta Nand son 1 o +5 voltios, ambos transistores NPN están cerrados y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través de los transistores.

Paso 5: ni puerta

La puerta Nor es la tercera de las tres puertas necesarias para hacer las otras 5 puertas.

Cuando las entradas, (A y B) de la puerta Nor son 0 o 0 voltios, ambos transistores NPN están abiertos y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale de la salida (Q).

Cuando la entrada, (A) de la puerta Nor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada A está cerrado. Y cuando la entrada, (B) de la puerta Nor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada B está abierto y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor en la entrada A.

Cuando la entrada, (A) de la puerta Nor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada A está abierto. Y cuando la entrada, (B) de la puerta Nor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada B se cierra y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor en B aporte.

Cuando las entradas, (A y B) de la puerta Nor son 1 o +5 voltios, ambos transistores NPN están cerrados y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través de ambos transistores.

Paso 6: búfer

Un búfer usa dos puertas iguales; dos puertas Not o Inverter en serie.

Cuando la entrada, (A) de la primera puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida es de 1 o +5 voltios a la entrada del segundo inversor. Cuando la entrada de la segunda puerta del inversor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN está cerrado y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor.

Cuando la entrada, (A) de la primera puerta del inversor es de 1 o +5 voltios, el transistor NPN se cierra y la salida es de 0 o 0 voltios a la entrada del segundo inversor. Cuando la entrada de la segunda puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale por la salida (Q).

Paso 7: y puerta

La puerta Y es una puerta Nand y una puerta No o Inverter en serie.

Las entradas son las mismas que las de la puerta Nand, sin embargo, la salida es invertida por la puerta Not o Inverter.

Cuando las entradas (A y B) de la puerta Y son 0 o 0 voltios, ambos transistores NPN están abiertos, la salida de la primera puerta es 1 o +5 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN está cerrado y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor.

Cuando la entrada, (A) de la puerta Y es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada A está cerrado. Y cuando la entrada, (B) de la puerta Y es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada B está abierto, la salida de la primera puerta es 1 o +5 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN está cerrado y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor.

Cuando la entrada, (A) de la puerta Y es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada A está abierto. Y cuando la entrada, (B) de la puerta Y es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada B está cerrado, la salida de la primera puerta es 1 o +5 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN está cerrado y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor.

Cuando las entradas (A y B) de la puerta Nand son 1 o +5 voltios, ambos transistores NPN están cerrados y la salida de la primera puerta es 0 o 0 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale por la salida (Q).

Paso 8: O puerta

La puerta Or es una puerta Nor y una puerta No o Inverter en serie.

Las entradas son las mismas que las de la puerta Nor, sin embargo, la salida es invertida por la puerta No o Inverter.

Cuando las entradas (A y B) de la puerta O son 0 o 0 voltios, ambos transistores NPN están abiertos, la salida de la primera puerta es 1 o +5 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN está cerrado y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor.

Cuando la entrada, (A) de la puerta O es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada A está cerrado. Y cuando la entrada (B) de la puerta Nor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada B está abierto y la salida de la primera puerta es 0 o 0 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale por la salida (Q).

Cuando la entrada, (A) de la puerta O es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada A está abierto. Y cuando la entrada, (B) de la puerta Nor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada B se cierra y la salida de la primera puerta es 0 o 0 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale por la salida (Q).

Cuando las entradas, (A y B) de la puerta O son 1 o +5 voltios, ambos transistores NPN están cerrados y la salida de la primera puerta es 0 o 0 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale por la salida (Q).

Paso 9: Puerta Nor exclusiva (Xnor)

La puerta Nor exclusiva está configurada como dos puertas Nand conectadas en paralelo como una puerta Nor con los dos transistores superiores transistores PNP.

Cuando las entradas (A y B) de la puerta Xnor son 0 o 0 voltios, ambos transistores NPN están abiertos y ambos transistores PNP están cerrados. La salida, (Q) es de 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale de la salida (Q).

Cuando la entrada, (A) de la puerta Xnor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada A está cerrado y el transistor PNP está abierto. Con la entrada, (B) de la puerta Xnor es 0 o 0 voltios, el transistor PNP en la entrada B está cerrado y el transistor NPN está abierto. La salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través de los transistores cerrados.

Cuando la entrada, (A) de la puerta Xnor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada A está abierto y el transistor PNP está cerrado. Con la entrada, (B) de la puerta Xnor es 1 o +5 voltios, el transistor PNP en la entrada B está abierto y el transistor NPN está cerrado. La salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través de los transistores cerrados.

Cuando las entradas, (A y B) de la puerta Xnor son 1 o +5 voltios, ambos transistores NPN están cerrados y ambos transistores PNP están abiertos. La salida, (Q) es de 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale de la salida (Q).

Paso 10: Exclusivo o puerta (Xor)

La puerta Exclusive Or; utiliza las tres puertas clave, está configurado como dos puertas Nand conectadas en paralelo como una puerta Nor con los dos transistores superiores, transistores PNP y una puerta Not o Inverter en serie.

Las entradas de la puerta Xor son las mismas que las de la puerta Xnor, sin embargo, la salida es invertida por la puerta Not o Inverter.

Cuando las entradas, (A y B) de la puerta Xnor son 0 o 0 voltios, ambos transistores NPN están abiertos y ambos transistores PNP están cerrados y la salida del primer conjunto de puertas es 1 o +5 voltios. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN está cerrado y la salida, (Q) es 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor.

Cuando la entrada, (A) de la puerta Xnor es 1 o +5 voltios, el transistor NPN en la entrada A está cerrado y el transistor PNP está abierto. Con la entrada (B) de la puerta Xnor es 0 o 0 voltios, el transistor PNP en la entrada B está cerrado y el transistor NPN está abierto, 0 o 0 voltios en la entrada del convertidor. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale por la salida (Q).

Cuando la entrada, (A) de la puerta Xnor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN en la entrada A está abierto y el transistor PNP está cerrado. Con la entrada, (B) de la puerta Xnor es 1 o +5 voltios, el transistor PNP en la entrada B está abierto y el transistor NPN está cerrado, 0 o 0 voltios a la entrada del convertidor. Cuando la entrada de la puerta del inversor es 0 o 0 voltios, el transistor NPN está abierto y la salida, (Q) es 1 o +5 voltios y cualquier corriente positiva sale por la salida (Q).

Cuando las entradas (A y B) de la puerta Xnor son 1 o +5 voltios, ambos transistores NPN están cerrados y ambos transistores PNP están abiertos Cuando la entrada de la segunda puerta del inversor es 1 o +5 voltios, el NPN El transistor está cerrado y la salida (Q) es de 0 o 0 voltios y cualquier corriente positiva va a tierra a través del transistor.

Finalista en el desafío de trucos y consejos de electrónica