Membuat Gerbang XOR dari Transistor: 6 Langkah

2024 Pengarang: John Day | [email protected]. Terakhir diubah: 2024-01-30 09:55

Gerbang OR sangat berguna, tetapi mereka memiliki satu fitur aneh yang dapat bekerja dengan baik, tetapi dalam aplikasi tertentu dapat menyebabkan masalah. Itu adalah fakta bahwa jika kedua inputnya satu, maka outputnya juga satu. Jika kita memiliki aplikasi yang tidak kita inginkan, mungkin kita sedang membangun sebuah adder, kita akan menggunakan sesuatu yang disebut Exclusive Or Gate, yang disingkat XOR atau EOR.

Langkah 1: Desain

Salah satu cara untuk mencapai perilaku XOR adalah dengan mengambil gerbang OR biasa, kemudian menangani kasus di mana kedua inputnya positif. Jika kita mengikat gerbang AND ke input, kita bisa mendapatkan sinyal ketika kasus itu muncul. Kita kemudian dapat mengambil sinyal itu, membalikkannya, lalu mengikatnya dan output dari gerbang OR ke gerbang AND yang lain. Ini akan membuatnya sehingga setiap kali kedua input tidak aktif, gerbang OR hanya akan melewati gerbang AND kedua, tetapi ketika kedua input menjadi tinggi, gerbang AND pertama akan mematikan gerbang AND kedua dan menjaga output off terlepas dari keadaan gerbang OR.

Satu penyesuaian yang akhirnya saya buat di sirkuit terakhir adalah mengganti kombinasi AND/NOT untuk gerbang NAND, yang hanya merupakan gerbang AND terbalik. Cara kerjanya akan menjadi jelas nanti.

Sekarang mari kita tulis skema yang sama, tetapi dengan transistor dan resistor. Jenis transistor yang saya gunakan adalah BJT 2N2222, yang cukup umum (2N4401 dan 2N3904 juga berfungsi). Saya menggunakan 6 transistor, 3 resistor 20k ohm, 3 resistor 47k ohm, resistor 1 510 ohm, dua tombol dan LED. Saya memilih nilai resistor ini berdasarkan sumber daya 5v saya, dan arus minimum 0,1mA, atau 0,0001A untuk 2N2222. jika Anda menggunakan hukum Ohm untuk menghitung resistansi yang benar ke ground untuk nilai tersebut, Anda mendapatkan 50.000 ohm. 47k ohm cukup dekat untuk gerbang NAND yang lebih rendah, tetapi mengapa nilai yang lebih rendah untuk gerbang OR, dan input pertama dari gerbang AND kedua? Alasannya adalah karena emitor dari transistor yang membentuk gerbang OR dihubungkan melalui basis transistor lain sehingga berjalan melalui resistor kedua, tidak langsung ke ground. (Resistor pembatas arus LED adalah nilai yang cukup rendah sehingga tidak signifikan dalam perhitungan ini).

Langkah 2: Menambahkan Transistor, Tombol, dan LED

Langkah 3: Menambahkan Resistor

Langkah 4: Menambahkan Kabel

Cara saya memberi daya pada papan saya adalah menghubungkan rel daya ke catu daya bangku lab yang diatur pada arus maks 5v dan 500mA. Jenis input yang sama dapat dicapai dengan menghubungkan daya ke pin 5V dan dan GND Arduino, tetapi catu daya 5v benar-benar berfungsi (meskipun arus terbatas disarankan untuk mengurangi risiko meledakkan komponen).

Langkah 5: Pengujian dan Pemecahan Masalah

Sekarang setelah terhubung, saya akan membiarkan Anda mengujinya sendiri. Jika salah satu tombol ditekan, LED akan menyala. Namun, jika keduanya didorong, maka LED akan mati.

Masalah umum

1. Jika satu input tampaknya tidak berfungsi sebagaimana mestinya, dan kasus di mana kedua input menyala masih memberikan nol, periksa tegangan pada input gerbang AND yang berasal dari gerbang OR ketika tombol itu ditekan. Jika rendah (<2V), kurangi resistansi resistor dari OR ke gerbang AND.
2. Jika gerbang masih berfungsi seperti gerbang OR saja, artinya saat kedua input di output on, periksa tegangan yang masuk ke input gerbang AND yang berasal dari gerbang NAND. Jika tinggi saat kedua tombol ditekan, pastikan transistor di gerbang AND berfungsi, dan periksa resistansi dari sana ke ground saat kedua tombol ditekan. Jika resistansinya tinggi, dan/atau voltasenya rendah, ganti kedua transistor tersebut, atau kurangi resistansi input ke gerbang NAND.

Langkah 6: Ingin Lebih?

Jika Anda menyukai Instruksi ini, silakan dan lihat buku saya di Amazon yang disebut "Panduan Pemula untuk Arduino." Ini membahas prinsip-prinsip sirkuit dasar serta membahas kode C++ yang digunakan untuk memprogram Arduino.