利用晶体管设计与栅极

时间：2024-12-09 22:13:59

关键字：晶体管运算放大器 555定时器逻辑门

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[导读]正如我们许多人所知，集成电路或IC是许多小电路在一个小封装中的组合，它们一起执行命令任务。像运算放大器或555定时器IC是由许多晶体管、触发器、逻辑门和其他组合数字电路组合而成的。类似地，触发器可以通过使用逻辑门的组合来构建，逻辑门本身可以通过使用几个晶体管来构建。

正如我们许多人所知，集成电路或IC是许多小电路在一个小封装中的组合，它们一起执行命令任务。像运算放大器或555定时器IC是由许多晶体管、触发器、逻辑门和其他组合数字电路组合而成的。类似地，触发器可以通过使用逻辑门的组合来构建，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。从基本的触发器到微控制器，逻辑门形成了比特如何存储和处理的基本原理。它们用算术逻辑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，每一个都有不同的逻辑，用于不同的目的。但本文的重点将放在与门上，因为稍后我们将使用BJT晶体管电路构建与门。令人兴奋的对吧?让我们开始吧。

和逻辑门

与逻辑门是具有两个输入和一个单输出的D形逻辑门，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用下面所示的与门真值表来解释。

输出方程可以很容易地用与门布尔方程来解释，即Q = A x B或Q = AB。因此，对于与门来说，只有当两个输入都为HIGH时，输出才为HIGH。

晶体管

晶体管是一种有三个端子的半导体器件，可以连接到外部电路。该装置可以用作开关，也可以用作放大器来改变数值或控制电信号的传递。

对于使用晶体管构建AND逻辑门，我们将使用BJT晶体管，可以进一步分为两种类型：PNP和NPN -双极结晶体管。它们的电路符号如下所示。

本文将向您解释如何使用晶体管构建与栅极电路。与门的逻辑已经在上面解释过了，为了使用晶体管构建与门，我们将遵循上面所示的相同的真值表。

所需电路图和元件

使用NPN晶体管构建AND栅极所需的组件列表如下：

•两个NPN晶体管。(如果可用，也可以使用PNP晶体管)

•两个10KΩ电阻和一个4-5KΩ电阻。

•一个LED(发光二极管)来检查输出。

•一个面包板。

•A +5V电源。

•两个PUSH按钮。

•连接电线。

该电路表示与门和输出的输入A和B，输出Q也有一个+5V电源，用于串联连接到第二晶体管的第一晶体管的集电极，LED连接到第二晶体管的发射极端。输入A和B分别接晶体管1和晶体管2的基极端，输出Q接正极LED。下图显示了上述使用NPN晶体管构建与门的电路。

本教程中使用的晶体管是BC547 NPN晶体管，并在电路中添加了上述所有元件，如下所示。

如果你没有按钮，你也可以使用电线作为开关，在需要的时候添加或删除它们(而不是按下开关)。同样可以在视频中看到，我将使用导线作为开关连接到两个晶体管的基端。

当使用上述硬件组件构建相同的电路时，电路将看起来像下图所示。

晶体管与栅极的工作原理

在这里，我们将使用晶体管作为开关，因此，当电压通过NPN晶体管的集电极端施加时，电压只有在基极结具有0V和集电极电压之间的电压供应时才能到达发射极结。

同样，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端都有电压供应时，输出才为1(高)。这意味着，从VCC (+5V电源)到LED并进一步到地面将有一条直线电流路径。在所有情况下，输出将为0(低)，LED将关闭。这些都可以通过逐一理解每一种情况来更详细地解释。

情况1：当两个输入都为0时——A = 0 & B = 0。

当输入A和B都为0时，在这种情况下您不需要按任何按钮。如果你不使用按钮，然后移除连接的电线，按钮和两个晶体管的基端。那么，输入A和B都是0，现在我们需要检查输出，根据与门真值表，输出也应该是0。

现在，当电压通过晶体管1的集电极端提供时，发射极不接收任何输入，因为基极端的值为0。同样，与晶体管2集电极相连的晶体管1的发射极不提供电流或电压，晶体管2的基极端子值也为0。因此，第二个晶体管的发射极输出值为0，因此，LED将关闭。

情况2：当输入为- A = 0 & B = 1时。

在第二种情况下，当输入为A = 0和B = 1时，电路的第一个输入为0(低)，第二个输入为1(高)，分别到晶体管1和2的基极。现在，当一个5V电源被传递到第一个晶体管的集电极时，晶体管的相移没有变化，因为基极端的输入为0。它将0值传递给发射极，第一晶体管的发射极串联到第二晶体管的集电极上，因此0值进入第二晶体管的集电极。

现在，第二个晶体管在基极中有一个高值，所以它将允许在集电极中接收到的相同值传递到发射极。但是，由于第二个晶体管的集电极端的值为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。

情况3：当输入为- A = 1 & B = 0时。

这里，第一个晶体管基极的输入为1(高)，第二个晶体管基极的输入为低。因此，由于第一晶体管的基极端子值高，电流路径将从5V电源开始，通过第一晶体管的集电极和发射极，到达第二晶体管的集电极。

但是在第二个晶体管中，基极端子值为0，因此，没有电流从第二个晶体管的集电极到发射极，因此，led仍然只关闭。

情况4：当两个输入都是1时——A = 1 & B = 1。

最后一种情况，这里两个输入都应该是高的，它们连接到两个晶体管的基极端。这意味着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。

实际上解释，当一个+5V电源提供给晶体管1的集电极端，同时基极端饱和，发射极端将收到一个高输出，因为晶体管是正偏的。发射极的高输出直接通过串联连接到第二个晶体管的集电极。现在，类似地在第二个晶体管，集电极的输入是高的，在这种情况下，基极端也是高的，这意味着第二个晶体管也处于饱和状态高输入将从集电极传递到发射极。这个高输出在发射极去LED，使LED开。