¿Cómo combinar varias puertas lógicas de transistores sin una caída de voltaje gigantesca?

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En seguimiento a mi pregunta anterior: Valores de resistencia en puertas lógicas de transistor

He agrupado todos los tipos comunes de puertas lógicas de transistores:
XNOR , NAND , INV , NOR , XOR , AND y OR .
Los dos cables amarillos son de entrada A y B . El cable blanco es la entrada del inversor.

La entrada A=0 + B=0 + inv=0 da:

LaentradaA=0+B=1+inv=0da:

La entrada A=1 + B=0 + inv=0 da:

LaentradaA=1+B=1+inv=1da:

Toda la lógica funciona perfectamente, pero la caída de voltaje difiere significativamente entre las puertas. Por ejemplo, la puerta XOR se crea a partir de las puertas AND , NAND y OR y cada transistor aumenta la caída de voltaje. ¡El LED apenas se enciende!

Miobjetivoesconstruirunacalculadorade4bitsapartirdetransistores(utilizandochipsCMOSnoencontréesteproblema).Perosicadacompuertalógicaproducecaídasdevoltajesignificativascomoestas,¿cómopuedocombinar10compuertaslógicasunadetrásdeotra?Hejugadoconmuchosvaloresderesistencia,perolamayoríadelascombinacioneshaceninútileslaspuertaslógicas.¿CómoajustarlapuertaXORanteriorparaquecoincidaconlacaídadevoltajeen,porejemplo,estasimplepuertaAND?

EDIT (respuesta a la respuesta de JIm Dearden)

¡Aprendí mucho y no puedo enfatizar lo suficiente lo mucho que aprecio tu respuesta!
¡Los dibujos son muy claros, estoy seguro de que muchas personas se beneficiarán de ellos en el futuro!

Aunque realmente obvio, nunca me di cuenta:
- NOR = NOT (con dos entradas)
- OR = NOR + NOT
- NAND = AND + NOT

¡La "base de todo en un circuito inversor simple" hace el truco!
Todas las puertas lógicas, incluidas las puertas combinadas como XOR , generan el mismo :)

Mis mejores deseos!

    
pregunta Anne

2 respuestas

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En realidad, hice esto en la escuela en los años 60 (sí, soy tan viejo). Los usamos para construir una 'computadora' pequeña y simple capaz de sumar, restar, multiplicar y dividir.

El problema que tiene es que las entradas y los voltajes de salida del circuito de la puerta que está utilizando no son realmente compatibles. Le resultaría difícil ampliar el número de entradas en una puerta más allá de dos y es bastante probable que la salida "alta" de una puerta no sea lo suficientemente "alta" para la entrada de otra.

Lo que hicimos en aquel entonces fue basar todo en un circuito inversor simple (o 1 entrada NOR gate) y construir a partir de eso.

La ventaja de este enfoque es que puede aumentar el número de entradas a la compuerta agregando otra resistencia. Cualquier entrada por encima de 0.6V operará la puerta. He mostrado valores de resistencia de 10K y 4k7 (para coincidir con su circuito) pero a diferencia de sus circuitos anteriores, los valores aquí pueden modificarse considerablemente. por ejemplo, ingrese 470K, salida 47k y todavía funciona bien.

He extraído algunas de las puertas básicas: NO, NOR, Y, NOR, NAND. Siguiendo lo que he dibujado, estoy seguro de que puede producir cualquier otra puerta que necesite.

Tambiénpuedeencontrarestoscircuitosútiles

Y una división por 2 (contador)

    
respondido por el JIm Dearden
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Está utilizando transistores NPN para elevar la salida de la puerta hasta 6V, pero los transistores NPN no son muy buenos para elevar un nodo. El emisor del NPN no subirá más de aproximadamente 0.6V por debajo del voltaje en la base. Si desea utilizar transistores NPN, solo conéctelos entre la salida de la puerta y la conexión a tierra con una resistencia pullup a 6V. Esto te permitirá crear puertas NAND, NOR e INV y podrás crear cualquier tipo de lógica que desees con ellas.

    
respondido por el Joe Hass

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