Cómo combinar varios transistor logic gates sin gigantesca caída de voltaje?

Question

En seguimiento a mi pregunta anterior: valores de la Resistencia en las puertas de la lógica de transistor

He breadboarded todos los tipos comunes de transistor logic gates:
XNOR, NAND, INV, NOR, XOR, AND y OR.
Los dos cables de color amarillo son de entrada A y B. El cable blanco es la entrada del inversor.

De entrada A=0 + B=0 + inv=0le da:

De entrada A=0 + B=1 + inv=0le da:

De entrada A=1 + B=0 + inv=0le da:

De entrada A=1 + B=1 + inv=1le da:

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

Mi objetivo es construir un 4 bits calculadora de transistores (utilizando chips CMOS yo no encuentro este problema). Pero si cada puerta de la lógica de resultados en importantes voltaje cae como estos, ¿cómo puedo nunca combine 10 puertas de la lógica detrás de cada uno de los otros? He jugado con muchos de los valores de la resistencia, pero la mayoría de las combinaciones de procesamiento de la lógica puertas inútil. Cómo ajustar el XOR puerta de arriba para que coincida con la caída de tensión en, por ejemplo, este simple AND puerta?

EDITAR (respuesta a la respuesta de JIm Dearden)

He aprendido mucho y no puedo enfatizar lo suficiente lo mucho que aprecio su respuesta!!!
Los dibujos son muy claros, estoy seguro de que muchas personas se beneficien de ellos en el futuro!

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

"La base de todo en un simple circuito inversor" en efecto, el truco!
Todas las puertas de la lógica, incluyendo la combinación de puertas como XOR, la salida de la misma :)

Los mejores deseos!

Answer 1

De hecho, me hizo esto en la escuela de espalda en los años 60 (sí, yo soy ese viejo). Se les utiliza para construir un pequeño y simple 'equipo' capaz de suma, resta, multiplicación y división.

El problema que tiene es que la puerta del circuito de entradas y los voltajes de salida que usted está utilizando no son realmente compatibles. Usted tendría dificultades para ampliar el número de entradas en una puerta más allá de los dos y es bastante probable que el 'alto' de salida de una compuerta no es 'alto' suficiente para la entrada de otro.

Lo que hicieron entonces fue la base de todo en un simple circuito inversor (o 1 entrada NI puerta) y construir a partir de eso.

La ventaja de este enfoque es que usted puede aumentar el número de entradas a la puerta por la adición de otro de resistencia. Cualquier entrada de más de 0,6 V operará la puerta. He mostrado valores de la resistencia de 10K y 4k7 (para que coincida con su circuito), pero a diferencia de su anterior circuitos de los valores aquí puede ser alterado considerablemente. e.g entrada 470K, salida de 47k y todavía funciona bien.

He sacado algunas de las puertas básicas - NO, NOR, and, NOR, NAND. A raíz de lo que he dibujado yo estoy seguro de que se puede producir a cualquier otra puerta que usted necesita.

Usted también puede encontrar estos circuitos útil

Y dividir por 2 (contador)

Answer 2

Usted está utilizando transistores NPN para tirar de la puerta de salida hasta 6V, pero transistores NPN no son muy buenos para tirar de un nodo de alta. El emisor de la NPN no ir a más de 0.6 V por debajo de la tensión en la base. Si desea utilizar transistores NPN, a continuación, sólo conectarlos entre la puerta de salida y el suelo con una resistencia pull-up a 6V. Esto le permitirá hacer NAND, NOR, y INV puertas y usted puede hacer cualquier tipo de lógica que desea con aquellos.