Bir OR geçidi inşa ederken neden transistör kullanmamız gerekiyor?

Bir ORkapı inşa ederken neden transistör kullanmamız gerekiyor ? Transistörler olmadan, sadece iki girişi birleştirerek ve çıkışı okuyarak aynı sonucu elde edemeyiz mi?

Açıkladığınız şeye kablolu VEYA bağlantısı denir . Bazı mantık ailelerinde, özellikle ECL'de (verici çiftli mantık) mümkündür, ancak en yaygın olanlarda (TTL ve CMOS) mümkün değildir.

CMOS'ta bu mümkün değildir çünkü bir CMOS çıkışı düşük olduğunda, çipten toprağa çıkış piminden çok kısa bir kısa devre oluşturur. Ve yüksek olduğunda, VDD'den çipten çıkış pimine çok yakın bir kısa devre oluşturur.

Bu nedenle, iki CMOS çıkışını ve diğer çıkış düşükken bir çıkışı yüksek bağlarsanız, VDD'den toprağa çok yakın bir kısa devre olur ve bu da büyük bir akım çeker ve ilgili iki yongadan birini veya diğerini aşırı derecede ısıtır.

TTL için benzer bir sorun var, ancak çıkış piminden VDD'ye veya toprağa "şort" CMOS'ta olduğu kadar kısa değil.

Kablolu VEYA yerine kablolu VE bağlantılara izin veren CMOS için açık drenaj veya TTL için açık toplayıcı adı verilen bir varyant çıkış stili vardır . Bu çıkışlar, nominal olarak yüksek durumda olduklarında herhangi bir çıkış akımı üretememek için sadece akımı toprağa batıracak şekilde tasarlanmıştır. Bunlar normalde harici bir çekme direnci ile kullanılır, böylece çıkış voltajı gerçekten gerektiğinde "yüksek" voltaj seviyesine ulaşır.

Not: Kablolu için açık kollektör veya açık tahliye kullanılabilir VEYA aktif düşük mantık kullanıyorsanız (düşük voltaj mantık 1'i, yüksek voltaj mantık 0'ı temsil eder).

bu "çıktılara katılmanızı" sağlar

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Sadece kabloları bağlarsanız, 0 ve 1'in birlikte (oldukça olası) olasılığınız olur. 0 gnd ve 1 5V olduğundan (yongalara bağlı olarak, ancak standarttır), kablolarla birbirine bağlı 5V ve gnd'ye sahip olursunuz. Bunun terimi kısa devre!

Basit bir VEYA geçidi için diyot kullanabilirsiniz. Hatta dirençler. Bu kapıyı diğer kapılara, diğer devrelere bağladığınızda sorunlar oluşur. Diğer taraftan 2 diyottan bir AND geçidi inşa edebilirsiniz. Ancak birçoğunu birbirine bağlamaya çalışırsanız, küçük ayrı parçalar olarak değil, büyük bir parça olarak çalışan dev bir devre ile sonuçlanırsınız. Basit kapı planınızda olmayan bağlantılar, gerçek hayatta ortaya çıkabilir ve ne olmak istediğinizi bozabilir.

Bir transistör, girişi çıkıştan ayırmanızı sağlar. Bir transistörün çıkışı geriye doğru beslenemez ve girişini etkileyemez. Bir röle, daha yavaş olsa da başka bir alternatif olacaktır. Anahtar elektromıknatısı etkileyemediğinden.

Erken mantık RTL veya DTL, direnç-transistör mantığı veya diyot-transistör mantığıydı. İlk önce dirençler, daha sonra diyotlar, kapıyı oluşturmak için kullanıldı, daha sonra sonucu tamponlamak için bir transistör kullanıldı, böylece kullandığınız bir sonraki kapı bu girişlerden girişlerine geri beslenmedi.

Şimdi, yongalardaki transistörler neredeyse ücretsiz olduğundan, finansal olarak, her şeyin düzgün bir şekilde tamponlanması ve ayrılması lüksüne sahibiz. Genellikle istediğimiz budur. TTL mantığı!

Bir giriş yüksek ve bir giriş düşükse ve iki girişi bağlarsanız ne olacağını düşünün. Bu, mantık kapılarınızı nasıl inşa ettiğinize bağlıdır.

Mantık kapılarınız bir yüksek gerçekten yüksek ve bir düşük gerçekten düşük (CMOS) çekilecek şekilde tasarlandıysa, bu kısa bir devredir ve bir şey patlar.

Mantık kapılarınız yüksek "zayıf" veya yüksek direnç (örneğin NMOS) olacak şekilde tasarlanırsa, çıkış düşük olacaktır, ancak diğer giriş (yüksek olması gerekiyordu) düşük olmasına rağmen zorlanmaya zorlanacaktır. yüksek olması gerekiyordu ve bunun aynı girişi kullanan diğer mantık kapıları üzerinde bir vuruş etkisi olacak.

Analog bir yaklaşım var:
Herhangi bir sayıda girişi (0 veya 5 volt varsayalım) dirençlerle birleştirin.
Sonuç gerilimi 0 ise, hepsi kapalıdır.
Sonuç voltajı 5 ise, hepsi açıktır.
Aradaki voltajlar bazılarının açık ve bazılarının kapalı olduğunu gösterir.
Örnek: 4 giriş varsa, 2.5 volt 2 açık ve 2 kapalı demektir.

sonuç == 0: ne kapı
sonucu == 5: ve kapı
sonucu! = 0: veya kapı
sonucu! = 5: nand kapısı

Girişler için transistörlere ihtiyacınız yoktur, sadece çıkışın voltajı kontrol etmesi ve 0 veya 5 voltluk mantıksal bir sonucu geri yüklemesi için.

Bu, tamamen doğru veya yanlış olmayabilecek "yumuşak" bir sonuca sahip doğrusal olmayan bir çıkış fonksiyonuna sahip bir analog sinir ağı düğümü için kullanılabilir.

Düşünceden sonra:
Bu şekilde kullanılan dirençler mantık hızını yavaşlatabilir, çünkü dirençleri izleyen kapasitans girişler değiştiğinde şarj edilmeli veya boşaltılmalıdır. Ayrıca, transistörlerin kullanımı güç tüketimini büyük ölçüde azaltabilir. Bu şekilde kullanılan dirençler, giriş durumlarının bir karışımı ile her zaman güç tüketebilir. Transistörler ile güç tüketimi kabaca transistörlerin kazancına bölünebilir.

Bazı mantık elemanları ile (aynı lambayı aydınlatan tüm araba kapısı anahtarları) bu mümkündür, ancak örneğin CMOS kapıları ile P ve N kanal FET transistörleri ile üretildiklerinden, çıkışı sağlamak için yüksek ve düşük voltaj girişine ihtiyaç duydukları için değil , giriş yüzer halde bırakılamaz. CMOS çıkışlarını birbirine bağlamak işe yaramaz.