使用晶体管设计与门

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，它们一起执行通信任务。像运算放大器或555定时器IC由多个组件组合而成晶体管,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Arthmetic逻辑来陈述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AND门因为以后我们会使用BJT晶体管构建AND门环行激动人心，对吧？让我们开始吧。

 

与逻辑门

AND逻辑门是一个D形逻辑门，有两个输入和一个单输出，其中输入和输出之间的D形是逻辑电路。输入值和输出值之间的关系可以使用与门真值表如下所示。

可以使用AND门布尔方程，即Q=A x B或Q=AB因此，对于“与”门，输出为高只有当两个输入都是高.

 

晶体管

晶体管是一种具有三个端子的半导体器件，可以连接到外部电路。该设备可以用作转换以及作为放大器以改变值或控制电信号的通过。

对于使用晶体管构建AND逻辑门我们将使用BJT晶体管，其可以进一步分类为两种类型：PNP公司和净现值–双极型晶体管。下面可以看到它们中每一个的电路符号。

本文将向您解释如何使用晶体管构建与门电路。上面已经解释了与门的逻辑，为了使用晶体管构建与门，我们将遵循上面所示的相同真值表。

 

电路图和所需部件

需要的组件列表使用NPN晶体管构建AND门如下所示：

1. 两个NPN晶体管。（如果可用，也可以使用PNP晶体管）
2. 两个10公里Ω 电阻器和一个4-5KΩ 电阻器。
3. 一个LED（发光二极管）用于检查输出。
4. 面包板。
5. +5V电源。
6. 两个PUSH按钮。
7. 连接导线。

该电路代表AND门和Output，Q的输入A和B，Output，Q还具有到串联连接到第二晶体管的第一晶体管的集电极的+5V电源，并且LED连接到第三晶体管的发射极端子。输入A和B分别连接到晶体管1和晶体管2的基极端子，输出Q连接到正极端子LED。下图表示上述使用NPN晶体管构建AND门的电路。

 

本教程中使用的晶体管是BC547 NPN晶体管并添加了电路中的所有上述组件。

 

如果你没有带按钮，你也可以使用电线作为开关，随时添加或移除电线（而不是按下开关）。在视频中也可以看到同样的情况，我会用电线作为开关，连接到两个晶体管的基极端子。

当使用上面提到的硬件组件构建相同的电路时，电路看起来像下图中的一样。

 

利用晶体管实现与门的工作

在这里，我们将使用晶体管作为开关，因此，当通过NPN晶体管的集电极端子施加电压时，只有当基极结的电压供应在0V和集电极电压之间时，电压才会到达发射极结。

 

类似地，上述电路将使LED发光，即只有当两个输入都为1（高）时，即当两个晶体管的基极端子都有电压供应时，输出才为1（低）。这意味着，从VCC（+5V电源）到LED，再到接地，将有一条直线电流路径。在所有情况下，输出将为0（低），LED将熄灭。通过逐一了解每种情况，可以更详细地解释这些情况。

 

案例1：当两个输入均为零时——A=0和B=0.

当输入A和B都为0时，在这种情况下不需要按下任何按钮。如果您不使用按钮，则拆下与连接的导线、按钮和两个晶体管的基极端子。因此，我们将输入A和B都设为0，现在我们需要检查输出，根据与门真值表，输出也应该为0。

现在，当通过晶体管1的集电极端子提供电压时，发射极不接收任何输入，因为基极端子值为0。类似地，晶体管1的发射极连接到晶体管2的集电极，不提供电流或电压，并且晶体管2的基极端子值也是0。所以，2^第二次晶体管的发射极输出值0，因此，LED将熄灭。

 

案例2：当输入为——A=0和B=1.

在第二种情况下，当输入为A＝0和B＝1时，电路具有分别到晶体管1和2的基极的作为0（低）的第一输入和作为1（高）的第二输入。现在，当5V电源被传递到第一晶体管的集电极时，那么晶体管的相移没有变化，因为基极端子具有0输入。它将0值传递给发射极，第一晶体管的发射极串联连接到第二晶体管的集电极，因此0值进入第二晶体管集电极。

现在，第二个晶体管的基极有一个高值，因此它将允许集电极中接收到的相同值传递到发射极。但由于第二个晶体管的集电极端子的值为0，这就是为什么发射极也将为0，并且连接到发射极的LED不会发光。

 

案例3：当输入为——A=1和B=0.

这里，第一晶体管基极的输入为1（高），第二晶体管基极为低。因此，电流路径将从5V电源开始到第二晶体管的集电极，穿过第一晶体管的集极和发射极，因为第一晶体管的基极端子值高。

但在第二晶体管中，基极端子值为0，因此没有电流从第二晶体管的集电极流到发射极，因此，led仍将仅关闭。

 

案例4：当两个输入都是一个时——A=1和B=1.

最后一种情况和这里的两个输入都被认为是高电平，其被连接到两个晶体管的基极端子。这意味着，每当电流或电压通过两个晶体管的集电极时，基极达到饱和，晶体管导通。

实际上，当+5V电源被提供给晶体管1的集电极端子并且基极端子也饱和时，发射极端子将接收高输出，因为晶体管是正向偏置的。发射极的高输出直接到达2的集电极^第二次晶体管通过串联连接。现在，类似地，在第二晶体管处，集电极处的输入为高，并且在这种情况下，基极端子也为高，这意味着第二晶体管也处于饱和状态，并且高输入将从集电极传递到发射极。发射器处的高输出进入LED，使LED点亮。

因此，所有四种情况都具有与实际and逻辑门相同的输入和输出。因此，我们建立了一个使用晶体管的AND逻辑门。希望你理解本教程，并喜欢学习新东西。设置的完整工作可以在视频在下面在我们的下一个教程中，我们还将学习如何构建使用晶体管的或门和NOT栅极使用晶体管。如果您有任何问题，请在下面的评论部分留言，或使用我们的论坛了解其他技术问题。