用晶体管设计或门

正如我们许多人所知，集成电路或IC是一个小封装中许多小电路的组合，它们一起执行任务。像运算放大器或555定时器IC一样，是由许多晶体管,人字拖鞋,逻辑门以及其他组合数字电路。类似地，可以通过使用逻辑门的组合来构建触发器，并且逻辑门本身可以通过使用几个晶体管来构建。

 

逻辑门是许多数字电子电路的基础。从基本的Flip Flops到微控制器逻辑门形成了关于如何存储和处理位的基本原理。它们使用算术逻辑来说明系统的每个输入和输出之间的关系。有许多不同类型的逻辑门，每个逻辑门都有不同的逻辑，用于不同的目的。但本文的重点将放在OR门因为以后我们会使用BJT晶体管构建或门电路，类似于与门晶体管电路我们早些时候建造的。

 

OR逻辑门

或门实现布尔“析取”，也就是说，它有助于找到给定二进制输入的最大值。

或门的电路符号如图1所示，曲线端是输入端，尖头端是输出端。他们遵循的逻辑很简单，如果有的话，输出是真的一输入为true，或者如果输入A或输入B为真。这个或门真值表如下所示。

这一原理可以扩展到所需的任意多个输入，如果任何一个（或至少一个）输入为真，则输出为真。在这篇文章中，我们将使用晶体管构建OR逻辑门，如果你想了解更多关于OR门的信息以及它们是如何工作的，你可以查看或门的基础知识文章

 

所需零件

• NPN小信号晶体管（2N2222、BC547等）
• 1K电阻器
• 10K电阻器

 

使用晶体管的或门-电路图

“或”门的第一个版本是最简单的——它由两个并联的射极跟随器组成，共享一个公共的射极电阻器。

上面的电路图显示了最简单的方法使用NPN晶体管构建OR门。什么时候输入A保持高电平，一个小电流通过晶体管Q22的基极。这使Q22导通，并且（相对）大的电流从集电极流到发射极。电流通过发射极电阻器下降。发射极电阻器两端的电压为V<sub>科科斯群岛–0.7V，因此输出“跟随”输入，增益略小于1。输入时也会发生同样的情况B保持高位当两个输入都保持高电平时，两个晶体管都是活动的，但发射极电阻器两端的电压下降相同，并且输出仍然高。此电路显示出完美的OR行为。将开关和LED连接到输入端可以更好地显示电路的行为，如下图所示。

 

案例1：当两个输入都为低时，输出为低

 

案例2：当一个输入为低而另一个为高时，输出为高

 

案例3：反之亦然，当其他输入为低时，输出为高

 

案例4：最后，当两个输入都为高时，输出为高

正如你所看到的，电路正在工作，并遵循我们之前讨论的真值表。如果你对这个粗糙的电路感到满意，你可以在这里停下来，但如果你想对电路进行一些改进，请继续阅读。

 

使用晶体管的或门–改进型

上面显示的电路是OR门的一个非常简单的实现，但由于一些原因，该电路很少用于IC的制造。如果我们将一个输入连接到V_{科科斯群岛}，将开关切换到另一个输入并探测输入和开关，并在开关的上升沿触发，我们注意到一个小问题。

输出仅在一段时间后变高，即不会立即对输入做出响应。在输出端看到输入所花费的时间称为传播延迟.删除输入时也会发生同样的情况。输出返回地面需要一些时间。

这是因为晶体管的基极电容。一种解决方案是降低所有电阻器的值，从而使更多的电流流动，并使电容快速充电。但这会导致过多的功耗。为了避免这种情况，我们在基极电阻器上添加了两个小的（＜10nF）“加速”电容器，以减少“存储”时间。

 

另一个问题是这个电路不能吸收与其来源一样多的电流。源极不是问题，因为至少有一个晶体管导通（当至少一个输入为高电平时），它直接连接到输出端，因此输出端可以提供相当大的电流。

然而，当晶体管关断时，只有1K电阻器将输出拉低，并且吸收电流受到限制。为了使驱动器对称，输出推挽级添加。这两种修改都大大减少了上升和下降的传播延迟。

 

或门的应用

与与门，OR门构成所有逻辑电路的一个组成部分。例如，如果微控制器需要监控10个输入，则10个输入的或门将告诉控制器输入中的任何一个是否为高电平，而不需要10个输入引脚。

逻辑OR的另一个有趣的应用是在你的车里。只有当所有车门关闭时，安全带警告灯才会熄灭，换句话说，如果任何一个（或至少一个）车门打开，报警器就会亮起。