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[導讀]正如我們許多人所知,集成電路或IC是許多小電路在一個小封裝中的組合,它們一起執(zhí)行命令任務。像運算放大器或555定時器IC是由許多晶體管、觸發(fā)器、邏輯門和其他組合數(shù)字電路組合而成的。類似地,觸發(fā)器可以通過使用邏輯門的組合來構(gòu)建,邏輯門本身可以通過使用幾個晶體管來構(gòu)建。

正如我們許多人所知,集成電路或IC是許多小電路在一個小封裝中的組合,它們一起執(zhí)行命令任務。像運算放大器555定時器IC是由許多晶體管、觸發(fā)器、邏輯門和其他組合數(shù)字電路組合而成的。類似地,觸發(fā)器可以通過使用邏輯門的組合來構(gòu)建,邏輯門本身可以通過使用幾個晶體管來構(gòu)建。

邏輯門是許多數(shù)字電子電路的基礎。從基本的觸發(fā)器到微控制器,邏輯門形成了比特如何存儲和處理的基本原理。它們用算術(shù)邏輯陳述系統(tǒng)的每個輸入和輸出之間的關(guān)系。有許多不同類型的邏輯門,每一個都有不同的邏輯,用于不同的目的。但本文的重點將放在與門上,因為稍后我們將使用BJT晶體管電路構(gòu)建與門。令人興奮的對吧?讓我們開始吧。

和邏輯門

與邏輯門是具有兩個輸入和一個單輸出的D形邏輯門,其中輸入和輸出之間的D形是邏輯電路。輸入值和輸出值之間的關(guān)系可以用下面所示的與門真值表來解釋。

輸出方程可以很容易地用與門布爾方程來解釋,即Q = A x B或Q = AB。因此,對于與門來說,只有當兩個輸入都為HIGH時,輸出才為HIGH。

晶體管

晶體管是一種有三個端子的半導體器件,可以連接到外部電路。該裝置可以用作開關(guān),也可以用作放大器來改變數(shù)值或控制電信號的傳遞。

對于使用晶體管構(gòu)建AND邏輯門,我們將使用BJT晶體管,可以進一步分為兩種類型:PNP和NPN -雙極結(jié)晶體管。它們的電路符號如下所示。

本文將向您解釋如何使用晶體管構(gòu)建與柵極電路。與門的邏輯已經(jīng)在上面解釋過了,為了使用晶體管構(gòu)建與門,我們將遵循上面所示的相同的真值表。

所需電路圖和元件

使用NPN晶體管構(gòu)建AND柵極所需的組件列表如下:

?兩個NPN晶體管。(如果可用,也可以使用PNP晶體管)

?兩個10KΩ電阻和一個4-5KΩ電阻。

?一個LED(發(fā)光二極管)來檢查輸出。

?一個面包板。

?A +5V電源。

?兩個PUSH按鈕。

?連接電線。

該電路表示與門和輸出的輸入A和B,輸出Q也有一個+5V電源,用于串聯(lián)連接到第二晶體管的第一晶體管的集電極,LED連接到第二晶體管的發(fā)射極端。輸入A和B分別接晶體管1和晶體管2的基極端,輸出Q接正極LED。下圖顯示了上述使用NPN晶體管構(gòu)建與門的電路。

本教程中使用的晶體管是BC547 NPN晶體管,并在電路中添加了上述所有元件,如下所示。

如果你沒有按鈕,你也可以使用電線作為開關(guān),在需要的時候添加或刪除它們(而不是按下開關(guān))。同樣可以在視頻中看到,我將使用導線作為開關(guān)連接到兩個晶體管的基端。

當使用上述硬件組件構(gòu)建相同的電路時,電路將看起來像下圖所示。

晶體管與柵極的工作原理

在這里,我們將使用晶體管作為開關(guān),因此,當電壓通過NPN晶體管的集電極端施加時,電壓只有在基極結(jié)具有0V和集電極電壓之間的電壓供應時才能到達發(fā)射極結(jié)。

同樣,上述電路將使LED發(fā)光,即只有當兩個輸入都為1(高)時,即當兩個晶體管的基端都有電壓供應時,輸出才為1(高)。這意味著,從VCC (+5V電源)到LED并進一步到地面將有一條直線電流路徑。在所有情況下,輸出將為0(低),LED將關(guān)閉。這些都可以通過逐一理解每一種情況來更詳細地解釋。

情況1:當兩個輸入都為0時——A = 0 & B = 0。

當輸入A和B都為0時,在這種情況下您不需要按任何按鈕。如果你不使用按鈕,然后移除連接的電線,按鈕和兩個晶體管的基端。那么,輸入A和B都是0,現(xiàn)在我們需要檢查輸出,根據(jù)與門真值表,輸出也應該是0。

現(xiàn)在,當電壓通過晶體管1的集電極端提供時,發(fā)射極不接收任何輸入,因為基極端的值為0。同樣,與晶體管2集電極相連的晶體管1的發(fā)射極不提供電流或電壓,晶體管2的基極端子值也為0。因此,第二個晶體管的發(fā)射極輸出值為0,因此,LED將關(guān)閉。

情況2:當輸入為- A = 0 & B = 1時。

在第二種情況下,當輸入為A = 0和B = 1時,電路的第一個輸入為0(低),第二個輸入為1(高),分別到晶體管1和2的基極?,F(xiàn)在,當一個5V電源被傳遞到第一個晶體管的集電極時,晶體管的相移沒有變化,因為基極端的輸入為0。它將0值傳遞給發(fā)射極,第一晶體管的發(fā)射極串聯(lián)到第二晶體管的集電極上,因此0值進入第二晶體管的集電極。

現(xiàn)在,第二個晶體管在基極中有一個高值,所以它將允許在集電極中接收到的相同值傳遞到發(fā)射極。但是,由于第二個晶體管的集電極端的值為0,這就是為什么發(fā)射極也將為0,并且連接到發(fā)射極的LED不會發(fā)光。

情況3:當輸入為- A = 1 & B = 0時。

這里,第一個晶體管基極的輸入為1(高),第二個晶體管基極的輸入為低。因此,由于第一晶體管的基極端子值高,電流路徑將從5V電源開始,通過第一晶體管的集電極和發(fā)射極,到達第二晶體管的集電極。

但是在第二個晶體管中,基極端子值為0,因此,沒有電流從第二個晶體管的集電極到發(fā)射極,因此,led仍然只關(guān)閉。

情況4:當兩個輸入都是1時——A = 1 & B = 1。

最后一種情況,這里兩個輸入都應該是高的,它們連接到兩個晶體管的基極端。這意味著當電流或電壓通過兩個晶體管的集電極時,基極達到飽和,晶體管導通。

實際上解釋,當一個+5V電源提供給晶體管1的集電極端,同時基極端飽和,發(fā)射極端將收到一個高輸出,因為晶體管是正偏的。發(fā)射極的高輸出直接通過串聯(lián)連接到第二個晶體管的集電極?,F(xiàn)在,類似地在第二個晶體管,集電極的輸入是高的,在這種情況下,基極端也是高的,這意味著第二個晶體管也處于飽和狀態(tài)高輸入將從集電極傳遞到發(fā)射極。這個高輸出在發(fā)射極去LED,使LED開。

因此,所有四種情況都具有與實際與邏輯門相同的輸入和輸出。因此,我們使用晶體管構(gòu)建了一個與邏輯門。希望你能理解本教程,并喜歡學習新的東西。完整的工作設置可以在下面的視頻中找到。在我們的下一個教程中,我們還將學習如何使用晶體管和非門使用晶體管構(gòu)建OR門。

本文編譯自circuitdigest

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