Comment combiner plusieurs portes logiques à transistors sans chute de tension gigantesque?

9

Suite à ma question précédente: valeurs des résistances dans les portes logiques des transistors

J'ai breadboarded tous les types courants de portes logiques transistor:
XNOR, NAND, INV, NOR, XOR, ANDet OR.
Les deux fils jaunes sont entrés Aet B. Le fil blanc est l'entrée de l'onduleur.

L'entrée A=0+ B=0+ inv=0donne: 00

L'entrée A=0+ B=1+ inv=0donne: 01

L'entrée A=1+ B=0+ inv=0donne: dix

L'entrée A=1+ B=1+ inv=1donne: 11

Toute logique fonctionne parfaitement, mais la chute de tension diffère considérablement entre les portes. Par exemple, la XORgrille est créée à partir de AND, NANDet des ORportes et chaque transistor augmente la chute de tension. La LED s'allume à peine!

XOR

Mon objectif est de construire une calculatrice 4 bits à partir de transistors (en utilisant des puces CMOS je n'ai pas rencontré ce problème). Mais si chaque porte logique entraîne des chutes de tension importantes comme celles-ci, comment puis-je combiner 10 portes logiques les unes derrière les autres? J'ai joué avec de nombreuses valeurs de résistance, mais la plupart des combinaisons rendent les portes logiques inutiles. Comment ajuster la XORgrille ci-dessus pour correspondre à la chute de tension dans, par exemple, cette simple ANDporte?

ET

EDIT (réponse à la réponse de JIm Dearden)

J'ai beaucoup appris et je ne saurais trop insister sur le fait que j'apprécie votre réponse !!!
Les dessins sont vraiment clairs, je suis sûr que beaucoup de gens en bénéficieront à l'avenir!

Bien que vraiment évident, je n'ai jamais réalisé:
- NOR= NOT(avec deux entrées)
- OR= NOR+ NOT
- NAND= AND+NOT

Le "baser tout sur un simple circuit inverseur" fait bien l'affaire!
Toutes les portes logiques, y compris les portes combinées comme XOR, produisent la même chose:)

portes

XOR

Meilleurs vœux!

Anne
la source
Cette porte supérieure dans le schéma semble fausse ...
Ignacio Vazquez-Abrams
Oops! Maintenant corrigé:)
Anne
@Anne C'est un grand projet pour apprendre la logique et l'informatique, ça a été un réel plaisir de transmettre mes connaissances. J'attends votre prochaine question avec impatience :)
JIm Dearden

Réponses:

14

J'ai fait ça à l'école dans les années 60 (oui je suis si vieux). Nous les avons utilisés pour construire un petit et simple «ordinateur» capable d'addition, de soustraction, de multiplication et de division.

Le problème que vous avez est que les entrées et les tensions de sortie du circuit de grille que vous utilisez ne sont pas vraiment compatibles. Vous auriez du mal à augmenter le nombre d'entrées sur une porte au-delà de deux et il est fort probable que la sortie «élevée» d'une porte ne soit pas assez «élevée» pour l'entrée d'une autre.

Ce que nous avons fait à l'époque était de tout baser sur un circuit inverseur simple (ou 1 porte NOR) et de construire à partir de cela.

L'avantage de cette approche est que vous pouvez augmenter le nombre d'entrées sur la grille en ajoutant une autre résistance. Toute entrée supérieure à 0,6 V actionnera le portail. J'ai montré des valeurs de résistance de 10K et 4k7 (pour correspondre à votre circuit) mais contrairement à vos circuits précédents, les valeurs ici peuvent être considérablement modifiées. par exemple entrée 470K, sortie 47k et cela fonctionne toujours très bien.

J'ai dessiné certaines des portes de base - PAS, NI, ET, NOR, NON-ET. Après ce que j'ai dessiné, je suis certain que vous pouvez produire n'importe quelle autre porte dont vous avez besoin.

entrez la description de l'image ici

Vous pourriez également trouver ces circuits utiles entrez la description de l'image ici

Et une division par 2 (contre) entrez la description de l'image ici

JIm Dearden
la source
Veuillez voir ma réponse au bas de la question! Une petite question concernant le multivibrateur astable à transistor: quelle capacité doit être utilisée pour le condensateur?
Anne
@Anne Fondamentalement, la période est contrôlée par la valeur de la résistance de base (10K dans le diagramme - mais cela pourrait être plus ou moins) et la valeur du condensateur. La valeur du temps d'activation ou de désactivation est d'environ 0,7 CR. La période sera donc de 1,4CR. En modifiant les valeurs de chaque côté (et en les rendant différentes), vous pouvez produire différents rapports marque / espace. Pour C = 0,1 uF et R = 10 k (sur les deux transistors), F est d'environ 714 Hz. 0,01 uF donnera environ 7 kHz, 10 uF environ 7 Hz. Les valeurs ne sont pas particulièrement critiques.
JIm Dearden
@DiegoCNascimento Un tampon ne change pas la logique, vous auriez donc besoin de deux portes NON
JIm Dearden
Je pense que les portes NAND et AND sont étiquetées à l'envers.
Stuart
1

Vous utilisez des transistors NPN pour tirer la sortie de la porte jusqu'à 6 V, mais les transistors NPN ne sont pas très bons pour tirer un nœud haut. L'émetteur du NPN ne dépassera pas environ 0,6 V en dessous de la tension à la base. Si vous souhaitez utiliser des transistors NPN, connectez-les uniquement entre la sortie de la grille et la masse avec une résistance de rappel à 6V. Cela vous permettra de créer des portes NAND, NOR et INV et vous pourrez créer le type de logique que vous souhaitez avec celles-ci.

Joe Hass
la source
Merci pour votre réponse! Pour être honnête, le concept de «résistance de pullup» est complètement nouveau pour moi. Je vais certainement creuser ce sujet!
Anne