Implementasi Gerbang TTL NAND dan AND Menggunakan Rangkaian Transistor Open-Collector
Dengan menambahkan input kedua ke inverter open-collector TTL standar, kita mendapatkan rangkaian yang secara alami mengimplementasikan fungsi NAND. Dalam artikel ini kita akan meninjau analisis, menjelaskan perilaku transistor yang mendasarinya, dan menunjukkan bagaimana inverter sederhana dapat diubah menjadi gerbang AND dengan menambahkan satu tahap inverter lagi.
Dari Inverter ke Perangkat Dua-Input
Titik awal kita adalah inverter open-collector TSL konvensional. Rangkaian diperluas dengan menghubungkan terminal input kedua ke base dari transistor kedua, Q2, tepat seperti input pertama terhubung. Skematik yang dihasilkan terlihat seperti ini:
Meskipun diagram sederhana, perangkat tidak berfungsi sebagai "inverter dua-input." Melalui analisis logis kita akan menentukan tabel kebenarannya dan memberinya nama yang tepat.
Struktur Transistor
Klaster dioda "steering" yang ditandai Q1 secara efektif adalah transistor yang tidak digunakan untuk amplifikasi. Transistor NPN standar tidak dapat menyediakan tiga simpulan PN yang diperlukan dalam jaringan ini, jadi kita menggunakan transistor dengan satu kolektor, satu base, dan dua emitor. Dalam rangkaian itu digambar sebagai berikut:
Kondisi Input dan Perilaku Output
Dengan satu input, grounding input memaksa output tinggi (floating), sementara membiarkan input float atau terhubung ke Vcc menarik output ke rendah. Ketika dua input ditambahkan, masing-masing berperilaku sama. Jika salah satu input di-ground, transistor Q2 mematikan, Q3 tetap mati, dan output floating tinggi. Hanya ketika kedua input tinggi Q2 menyaturate, Q3 menyala, dan output ditarik ke rendah.
Ilustrasi dari tiga state kunci:
Dalam setiap kasus, input yang di-ground menjamin output tinggi. Skenario satu-satunya di mana output menjadi rendah adalah ketika kedua input tinggi, yang memaksa Q2 ke saturation dan Q3 untuk mengonduksi.
Gerbang NAND
Menabulas hasil ini menghasilkan tabel kebenaran NAND standar:
Jadi, gerbang NAND TTL adalah fungsi paling sederhana dan alami dari desain open-collector ini. Di bagian-bagian sebelumnya kita telah menggambarkan gerbang NAND sebagai gerbang AND diikuti oleh inverter. Di sini kita melihat bahwa rangkaian yang sama sudah mengembody perilaku NAND tanpa kompleksitas tambahan.
Membuat Gerbang AND
Untuk mendapatkan fungsi AND kita cukup menambahkan tahap inverter ke output rangkaian NAND, sama seperti kita menambahkan tahap transistor ke inverter TTL untuk membuat buffer:
Tabel kebenaran dan skematik yang dihasilkan ditunjukkan di bawah ini:
Kedua gerbang NAND dan AND juga dapat diimplementasikan dengan output totem-pole alih-alih open-collector. Untuk kesederhanaan, kami menyajikan versi open-collector di sini.
Key Takeaways
- Menambahkan input kedua ke inverter TTL menghasilkan gerbang NAND.
- Gerbang AND diperoleh dengan menyisipkan inverter setelah output NAND.
Sumber Daya Terkait
