Логика на транзисторах: И и ИЛИ своими руками

Любой процессор — это миллиарды ключей, соединённых последовательно и параллельно. Два транзистора, стоящие один над другим, пропустят ток, только если открыты оба — это «И». Два транзистора рядом пропустят ток, если открыт любой — это «ИЛИ». Выключатели A и B управляют обоими вентилями сразу: левый светодиод — выход «И», правый — «ИЛИ».

Что на схеме

Прочее

• an-dc — ps, 5 В
• an-switch — sa
• an-switch — sb
• an-resistor — r1, 10000 Ом
• an-resistor — r2, 10000 Ом
• an-resistor — r3, 10000 Ом
• an-resistor — r4, 10000 Ом
• an-led — la, цвет зелёный
• an-resistor — ra, 330 Ом
• an-npn — q1
• an-npn — q2
• an-led — lo, цвет красный
• an-resistor — ro, 330 Ом
• an-npn — q3
• an-npn — q4
• an-resistor — pa, 100000 Ом
• an-resistor — pb, 100000 Ом
• an-gnd — gnd

Как соединено

Соединений на схеме: 26. Цепь считается от общей точки — земли: потенциалы всех узлов отсчитываются от неё. Направление тока задаёт полярность деталей, и у диода, электролита и транзистора она своя: перепутать выводы здесь значит получить другую схему, а не ту же самую наоборот.

Что попробовать

1. Запустите: включён только A. «ИЛИ» горит, «И» — нет: нижний транзистор последовательной пары закрыт.
2. Включите B: загорятся оба. Выключите A — снова горит только «ИЛИ».
3. Составьте таблицу истинности на четыре строки. Поменяйте светодиод «И» местами с транзисторами (светодиод к земле, ключи сверху) — и подумайте, почему так делать не стоит.

Что модель считает, а что нет

Схема считается во времени: каждый шаг — двадцать микросекунд, и заряд конденсатора, ток в катушке и состояние перехода переходят из шага в шаг. Отсюда берутся кривая заряда, форма выпрямленного напряжения и пульсации после фильтра — их нельзя получить расчётом установившегося режима.

Полупроводники описаны уравнениями, а не таблицами: диод — формулой Шокли, биполярный транзистор — моделью Эберса-Молла с поправкой Эрли, полевой — квадратичной. Поэтому падение на диоде растёт с током, а режимы транзистора получаются сами, а не задаются. Не считаются нагрев деталей и его влияние на параметры, ёмкости переходов и всё, что происходит выше единиц мегагерц.

Смотрите также

• Закон Ома: ток, который можно посчитать заранее — Источник, резистор и амперметр — всё. Прежде чем нажимать «Запустить», посчитайте: двенадцать вольт делить на тысячу ом…
• Перегрузка: почему у резистора есть мощность — Тот же закон Ома, но резистор взят на сто ом. Ток вырос до 120 мА, и на четвертьваттном резисторе рассеивается полтора в…
• Последовательное соединение: сопротивления складываются — При последовательном включении через все резисторы идёт один и тот же ток, а напряжения на них складываются: R = R₁ + R₂…
• Параллельное соединение: складываются проводимости — При параллельном включении на всех резисторах одно напряжение, а токи складываются: 1/R = 1/R₁ + 1/R₂. Для двух резистор…
• Смешанное соединение: считаем от дальнего конца — Схему разбирают с конца: сначала складывают параллельные ветви, потом последовательные. Здесь R₂ ∥ R₃ = 1000·1000/2000 =…
• Первый закон Кирхгофа: сколько втекло, столько и вытекло — В любом узле сумма втекающих токов равна сумме вытекающих: ΣI = 0. Здесь ток источника разветвляется на три: I = I₁ + I₂…

← Все примеры галереи