如何用晶體管構建NAND門?

在數(shù)字電子和邏輯電路領域，NAND門是信息處理中發(fā)揮巨大作用的基石。NAND是negative AND的縮寫，是一種邏輯運算，只有當所有輸入都為高時才產生低輸出。

在本文中，我們將討論如何用晶體管構建NAND柵極電路。

晶體管作為邏輯門的構建模塊，如與門、非與門、或門、異或門和其他集成電路中不可或缺的門。在我們以前的電子電路中，我們已經執(zhí)行了異或門，非門，非門，和門，或門，異或門。

通過將晶體管按特定的結構排列，我們可以構造電子器件中使用的各種柵極。

任何類型的晶體管，無論是bjt還是fet，都可以用來創(chuàng)建邏輯門。然而，在本文中，我們將使用NPN bjt來實現(xiàn)它。2N2222晶體管是一種非常常見和廣泛使用的NPN BJT，能夠作為開關或放大器。

什么是NAND邏輯門?

雙輸入非與門在兩個輸入都為HIGH時產生LOW輸出，否則產生HIGH輸出。僅使用兩個晶體管創(chuàng)建NAND柵極相對簡單。

非與門符號

邏輯非與門可以使用數(shù)字電路來產生所需的邏輯功能，并給出一個符號，其形狀是帶有圓形的標準與門，有時在其輸出處稱為“反轉泡”，以表示非門符號，其邏輯運算給出為。

非與門真值表

這個門的布爾表達式是

因此，從上面的真值表中可以看出，除了兩個輸入都為1之外，NAND門在所有條件下都顯示出高輸出。在這種情況下，輸出將是邏輯LOW。

構建NAND柵極所需的元件

因此，只需要幾個元件，我們就可以構建一個NAND門電路。

?2N2222 (NPN)晶體管

?2個10kΩ電阻

?2個220Ω電阻

?1 470Ω電阻器

?2按鈕

?一個電路試驗板

?9V電池

?led和連接線

使用晶體管的非與門電路圖

下面的電路圖說明了使用5個NPN晶體管的NAND門。這里，I1和I2表示兩個輸入，O1表示輸出。

現(xiàn)在，讓我們深入研究使用兩個NPN晶體管的NAND柵極的構造。

1.首先將第一個NPN晶體管(Q1)的集電極連接到帶有電阻(RS)的Vcc(正電壓)。這樣就建立了Q1的電源連接。

2.將Q1的發(fā)射極連接到第二個NPN晶體管(Q2)的集電極。這在兩個晶體管之間建立了連接，形成了我們的NAND門的核心。

3.將Q1的集電極連接到輸出端子Y，這將是我們的NAND門的輸出。

4.接下來，在Q1的基極和輸入端子a之間連接一個電阻(R1)，這個電阻限制流入Q1基極的電流。

5.在Q2的基極和輸入端子b之間連接一個電阻R2，類似于R1， R2控制進入Q2基極的電流。

一個簡單的2輸入非與門可以使用RTL電阻-晶體管開關連接在一起，如圖所示，輸入直接連接到晶體管基極。任何一個晶體管必須被切斷“OFF”輸出在Y為打開led。

非與門電路幾乎與與門電路相同。唯一的關鍵區(qū)別是，輸出不是連接到第二個晶體管的發(fā)射極，而是連接到第一晶體管的集電極。

當兩個輸入都設置為HIGH時，兩個晶體管都通過集電極-發(fā)射極路徑傳導，有效地形成對地短路。這使得電流遠離輸出，這反過來又導致輸出變低。

相反，如果任何一個晶體管關閉，供電電流不能通過晶體管流到地。相反，它流經輸出電路(Led)，導致高輸出。因此，如果其中任何一個輸入為LOW，則輸出將為HIGH。

應用程序

NAND門具有多種功能和否定和簡化邏輯表達式的能力，在各個領域得到廣泛應用。NAND門的一些值得注意的應用包括數(shù)字邏輯電路，通用門，數(shù)據(jù)存儲，錯誤檢測和校正，可編程邏輯控制器(plc)，數(shù)字顯示，數(shù)學和計算操作，這些只是突出NAND門廣泛應用的幾個例子。它的通用性、效率和簡化復雜邏輯的能力使其成為眾多行業(yè)數(shù)字系統(tǒng)設計和實現(xiàn)中不可或缺的組件。

本文編譯自circuitdigest