- VÀ Cổng logic
- Bóng bán dẫn
- Sơ đồ mạch và các thành phần bắt buộc
- Hoạt động của And Gate sử dụng Transistor
Như nhiều người trong chúng ta đã biết Mạch tích hợp hay IC là sự kết hợp của nhiều mạch nhỏ trong một gói nhỏ cùng thực hiện một nhiệm vụ dấu phẩy. Giống như Bộ khuếch đại hoạt động hay IC hẹn giờ 555 được chế tạo bằng sự kết hợp của nhiều Transistor, Flip-Flops, Cổng logic và các mạch kỹ thuật số tổ hợp khác. Tương tự, một Flip-Flop có thể được chế tạo bằng cách sử dụng kết hợp Cổng Logic và bản thân Cổng Logic có thể được chế tạo bằng cách sử dụng một vài Transistor.
Logic Gates là khái niệm cơ bản của nhiều mạch điện tử kỹ thuật số. Từ các Flip-Flops cơ bản đến Vi điều khiển Cổng logic hình thành nguyên tắc cơ bản về cách các bit được lưu trữ và xử lý. Chúng nêu mối quan hệ giữa mọi đầu vào và đầu ra của một hệ thống bằng cách sử dụng logic Arthmetic. Có nhiều loại cổng logic khác nhau và mỗi loại cổng logic khác nhau được sử dụng cho các mục đích khác nhau. Nhưng trọng tâm của bài viết này sẽ là Cổng AND vì sau này chúng ta sẽ xây dựng Cổng AND bằng cách sử dụng mạch bán dẫn BJT. Thật thú vị phải không? Bắt đầu nào.
VÀ Cổng logic
Cổng logic AND là cổng logic hình chữ D với hai đầu vào và một đầu ra duy nhất, trong đó hình chữ D ở giữa đầu vào và đầu ra là mạch logic. Mối quan hệ giữa các giá trị đầu vào và đầu ra có thể được giải thích bằng cách sử dụng Bảng Chân lý Cổng AND được hiển thị bên dưới.
Đầu ra phương trình có thể được giải thích dễ dàng bằng cách sử dụng Phương trình Boolean Cổng AND, là Q = A x B hoặc Q = AB. Do đó, đối với Cổng AND, đầu ra chỉ CAO khi cả hai đầu vào đều CAO.
Bóng bán dẫn
Bóng bán dẫn là một linh kiện bán dẫn có ba đầu cuối có thể được kết nối với mạch bên ngoài. Thiết bị có thể được sử dụng như một công tắc và cũng như một bộ khuếch đại để thay đổi các giá trị hoặc điều khiển tín hiệu điện đi qua.
Để xây dựng cổng logic AND bằng cách sử dụng bóng bán dẫn, chúng ta sẽ sử dụng bóng bán dẫn BJT có thể được phân loại thêm thành hai loại: PNP và NPN - Bóng bán dẫn kết nối lưỡng cực. Biểu tượng mạch cho từng loại có thể được nhìn thấy bên dưới.
Bài viết này sẽ giải thích cho bạn, cách xây dựng mạch AND Gate bằng transistor. Logic của cổng AND đã được giải thích ở trên và để xây dựng cổng AND bằng cách sử dụng bóng bán dẫn, chúng ta sẽ làm theo cùng bảng chân lý được hiển thị ở trên.
Sơ đồ mạch và các thành phần bắt buộc
Danh sách các thành phần cần thiết để xây dựng cổng AND sử dụng bóng bán dẫn NPN được liệt kê như sau:
- Hai bóng bán dẫn NPN. (Bạn cũng có thể sử dụng bóng bán dẫn PNP nếu có)
- Hai điện trở 10KΩ và một điện trở 4-5KΩ.
- Một đèn LED (Điốt phát sáng) để kiểm tra đầu ra.
- Một bảng mạch.
- Nguồn điện A + 5V.
- Hai nút PUSH.
- Kết nối dây.
Mạch đại diện cho cả đầu vào A & B cho cổng AND và Đầu ra, Q cũng có nguồn cung cấp + 5V cho bộ thu của bóng bán dẫn đầu tiên được kết nối nối tiếp với bóng bán dẫn thứ hai và một đèn LED được kết nối với đầu cực phát của bóng bán dẫn thứ hai. Các đầu vào A & B được kết nối tương ứng với cực cơ sở của Transistor 1 và Transistor 2 và đầu ra Q đi đến LED cực dương. Sơ đồ dưới đây đại diện cho mạch được giải thích ở trên để xây dựng một cổng AND sử dụng Transistor NPN.
Các bóng bán dẫn được sử dụng trong hướng dẫn này là Bóng bán dẫn BC547 NPN và đã được thêm vào với tất cả các thành phần nêu trên trong mạch, như hình dưới đây.
Nếu bạn không có các nút nhấn bên mình, bạn cũng có thể sử dụng dây điện làm công tắc bằng cách thêm hoặc bớt chúng bất cứ khi nào cần thiết (thay vì nhấn nút xoay). Điều tương tự có thể thấy trong video, nơi tôi sẽ sử dụng dây dẫn làm công tắc kết nối với thiết bị đầu cuối cơ sở cho cả hai bóng bán dẫn.
Cùng một mạch khi được xây dựng bằng các thành phần phần cứng được đề cập ở trên, mạch sẽ giống như trong hình dưới đây.
Hoạt động của And Gate sử dụng Transistor
Ở đây chúng ta sẽ sử dụng bóng bán dẫn như một công tắc và do đó, khi một điện áp được đặt qua đầu cực Collector của bóng bán dẫn NPN, điện áp chỉ đến Điểm phát điện khi Cổng kết nối cơ sở có nguồn điện áp giữa 0V và Điện áp thu.
Tương tự, mạch ở trên sẽ làm cho đèn LED phát sáng tức là đầu ra là 1 (Cao) chỉ khi cả hai đầu vào là 1 (Cao) tức là khi có nguồn điện áp ở cực cơ sở của cả hai bóng bán dẫn. Có nghĩa là, sẽ có một đường dẫn dòng điện thẳng từ VCC (nguồn + 5V) đến LED và xa hơn xuống đất. Phần còn lại trong tất cả các trường hợp, đầu ra sẽ là 0 (Thấp) và đèn LED sẽ TẮT. Tất cả những điều này có thể được giải thích chi tiết hơn bằng cách hiểu từng trường hợp một.
Trường hợp 1: Khi cả hai đầu vào bằng 0 - A = 0 & B = 0.
Khi cả hai đầu vào A & B bằng 0, bạn không cần nhấn bất kỳ nút nào trong trường hợp này. Nếu bạn không sử dụng các nút nhấn, hãy tháo các dây được kết nối với, các nút nhấn và đầu nối cơ sở của cả hai bóng bán dẫn. Vì vậy, chúng tôi có cả hai đầu vào A & B là 0 và bây giờ chúng tôi cần kiểm tra đầu ra, cũng phải là 0 theo bảng chân lý cổng AND.
Bây giờ, khi một điện áp được cung cấp qua cực thu của Transistor 1, bộ phát không nhận được bất kỳ đầu vào nào vì giá trị đầu cuối cơ bản là 0. Tương tự, bộ phát của transistor 1 được kết nối với bộ thu của Transistor 2, không cung cấp dòng điện hoặc điện áp và giá trị đầu cuối cơ sở của bóng bán dẫn 2 là 0. Vì vậy, bộ phát của bóng bán dẫn thứ 2 xuất ra giá trị 0 và kết quả là đèn LED sẽ TẮT.
Trường hợp 2: Khi đầu vào là - A = 0 & B = 1.
Trong trường hợp thứ hai, khi các đầu vào là A = 0 & B = 1, mạch có đầu vào đầu tiên là 0 (Thấp) và đầu vào thứ hai là 1 (Cao) tương ứng với đế của bóng bán dẫn 1 & 2. Bây giờ, khi nguồn cung cấp 5V được chuyển đến bộ thu của bóng bán dẫn đầu tiên, thì không có sự thay đổi trong sự dịch chuyển pha của bóng bán dẫn vì đầu cuối cơ sở có đầu vào 0. Giá trị 0 chuyển cho bộ phát và cực phát của bóng bán dẫn thứ nhất được nối với bộ thu của bóng bán dẫn thứ hai mắc nối tiếp, vì vậy giá trị 0 đi vào bộ thu của bóng bán dẫn thứ hai.
Bây giờ, bóng bán dẫn thứ hai có giá trị cao trong cơ sở, vì vậy nó sẽ cho phép cùng một giá trị nhận được trong bộ thu chuyển sang bộ phát. Nhưng vì giá trị là 0 trong cực thu của bóng bán dẫn thứ hai, đó là lý do tại sao bộ phát cũng sẽ bằng 0 và đèn LED kết nối với bộ phát sẽ không phát sáng.
Trường hợp 3: Khi đầu vào là - A = 1 & B = 0.
Ở đây, đầu vào là 1 (cao) cho đế bóng bán dẫn đầu tiên và thấp cho đế bóng bán dẫn thứ hai. Vì vậy, đường dẫn hiện tại sẽ bắt đầu từ nguồn điện 5V cung cấp đến bộ thu của bóng bán dẫn thứ hai đi qua bộ thu và cực phát của bóng bán dẫn đầu tiên vì giá trị đầu cuối cơ sở cao đối với bóng bán dẫn đầu tiên.
Nhưng trong bóng bán dẫn thứ hai, giá trị đầu cuối cơ bản là 0 và do đó, không có dòng điện nào đi từ bộ thu đến bộ phát của bóng bán dẫn thứ hai và kết quả là, đèn dẫn sẽ vẫn chỉ TẮT.
Trường hợp 4: Khi cả hai đầu vào là một - A = 1 & B = 1.
Trường hợp cuối cùng và ở đây cả hai đầu vào được cho là cao được kết nối với các đầu cuối cơ sở của cả hai bóng bán dẫn. Điều này có nghĩa là bất cứ khi nào một dòng điện hoặc điện áp đi qua bộ thu của cả hai bóng bán dẫn, đế đạt đến độ bão hòa và bóng bán dẫn dẫn điện.
Thực tế giải thích, khi nguồn cung cấp + 5V được cung cấp cho đầu cực thu của bóng bán dẫn 1 và đầu cuối cơ sở cũng bão hòa thì đầu cực phát sẽ nhận được đầu ra cao vì bóng bán dẫn được phân cực thuận. Đầu ra cao này ở bộ phát đi trực tiếp đến bộ thu của bóng bán dẫn thứ 2 thông qua kết nối nối tiếp. Bây giờ, tương tự ở bóng bán dẫn thứ hai, đầu vào tại bộ thu cao và trong trường hợp này, cực cơ sở cũng cao, có nghĩa là bóng bán dẫn thứ hai cũng ở trạng thái bão hòa và đầu vào cao sẽ truyền từ bộ thu sang bộ phát. Đầu ra cao này ở bộ phát đi đến đèn LED làm đèn LED BẬT.
Do đó, cả bốn trường hợp đều có đầu vào và đầu ra giống như cổng logic AND thực tế. Vì vậy, chúng tôi đã xây dựng một cổng logic AND bằng cách sử dụng một Transistor. Hy vọng bạn đã hiểu hướng dẫn và thích học một cái gì đó mới. Hoạt động hoàn chỉnh của thiết lập có thể được tìm thấy trong video bên dưới. Trong hướng dẫn tiếp theo của chúng tôi, chúng ta cũng sẽ học cách xây dựng cổng HOẶC bằng bóng bán dẫn và cổng KHÔNG sử dụng bóng bán dẫn. Nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, hãy để lại chúng trong phần bình luận bên dưới hoặc sử dụng diễn đàn của chúng tôi cho các câu hỏi kỹ thuật khác.