Feu una porta XOR amb transistors: 6 passos

2024 Autora: John Day | [email protected]. Última modificació: 2024-01-30 08:13

Les portes OR són molt útils, però tenen una característica estranya que pot funcionar bé, però en determinades aplicacions pot causar problemes. Aquest és el fet que si les dues entrades són una, la sortida també és una. Si tinguéssim una aplicació on no volguéssim això, potser estàvem construint un sumador, utilitzaríem una cosa anomenada exclusiva o porta, que s’abrevia XOR o EOR.

Pas 1: disseny

Una manera d’aconseguir el comportament XOR és agafar una porta OR regular, i després tractar el cas en què les dues entrades són positives. Si lliguem una porta AND a les entrades, podem obtenir un senyal quan aparegui aquest cas. A continuació, podem agafar aquest senyal, invertir-lo i lligar-lo i la sortida de la porta OR a una altra porta AND. Això farà que sempre que no sigui el cas que ambdues entrades estiguin activades, la porta OR simplement passarà per la segona porta AND, però quan ambdues entrades augmentin, la primera porta AND tancarà la segona porta AND i es mantindrà la sortida desactivada independentment de l'estat de la porta OR.

Un ajust que he acabat fent al circuit final és canviar la combinació AND / NOT per una porta NAND, que és només una porta AND invertida. La manera com funciona funcionarà més endavant.

Ara anotem aquest mateix esquema, però amb transistors i resistències. El tipus de transistor que he utilitzat és el 2N2222 BJT, que és bastant comú (el 2N4401 i el 2N3904 també funcionen). He utilitzat 6 transistors, 3 resistències de 20k ohm, 3 resistències de 47k ohm, 1 510 ohm, dos polsadors i un LED. Vaig escollir aquests valors de resistència en funció de la meva font d'alimentació de 5 V i del corrent mínim de 0,1 mA o 0,0001A per al 2N2222. si utilitzeu la llei d'Ohm per calcular la resistència correcta a terra per a aquests valors obtindreu 50.000 ohms. 47 k ohms és prou a prop per a la porta NAND inferior, però per què el valor inferior per a la porta OR i la primera entrada de la segona porta AND? La raó es deu al fet que l’emissor dels transistors que formen la porta OR estan connectats a la base d’un altre transistor que, per tant, travessa una segona resistència, no directament a terra. (La resistència limitant actual del LED és un valor prou baix que és insignificant en aquest càlcul).

Pas 2: Afegir transistors, botons i el LED

Pas 3: afegir resistències

Pas 4: Afegir cables

La meva forma d’alimentar la meva placa és connectar els rails d’alimentació a una font d’alimentació de banc de laboratori configurada amb una intensitat màxima de 5v i 500mA. Es pot aconseguir el mateix tipus d’entrada connectant l’alimentació als pins de 5V i GND d’un Arduino, però realment funciona una font d’alimentació de 5v (tot i que es recomana una de corrent limitada per reduir el risc de volar components).

Pas 5: proves i resolució de problemes

Ara que està connectat, us deixaré provar el vostre. Si es prem un o l’altre dels botons, el LED s’hauria d’encendre. Tanmateix, si s’empenyen tots dos, el LED s’apagarà.

Problemes comuns

1. Si una entrada sembla que no funciona com hauria de fer-ho i el cas en què les dues entrades estan activades encara proporciona un zero, comproveu el voltatge a l’entrada de la porta AND que prové de la porta OR quan es prem aquest botó. Si és baixa (<2V), reduïu la resistència de la resistència que va de la porta OR a la porta AND.
2. Si la porta encara actua com una porta OR, és a dir, quan les dues entrades estan activades, comproveu el voltatge que entra a l'entrada de la porta AND que prové de la porta NAND. Si això és elevat quan es premen els dos botons, assegureu-vos que els transistors de la porta AND funcionen i comproveu la resistència d'aquí a terra quan es premen els dos botons. Si aquesta resistència és alta i / o aquest voltatge és baix, substituïu aquests dos transistors o reduïu la resistència de les entrades a les portes NAND.

Pas 6: Voleu més?

Si t’ha agradat aquest instructiu, continua endavant i fes un cop d'ull al meu llibre sobre Amazon anomenat "La Guia per a principiants d'Arduino". Repassa els principis bàsics dels circuits i repassa el codi C ++ utilitzat per programar un Arduino.