ट्रांजिस्टर का उपयोग कर एक और गेट डिजाइन करना

जैसा कि हम में से कई लोग जानते हैं कि एक इंटीग्रेटेड सर्किट या IC एक छोटे पैकेज में कई छोटे सर्किटों का एक संयोजन होता है जो एक साथ मिलकर एक कमाना कार्य करता है। जैसे एक ऑपरेशनल एम्पलीफायर या 555 टाइमर आईसी कई ट्रांजिस्टर, फ्लिप-फ्लॉप, लॉजिक गेट्स और अन्य कॉम्बिनेशन डिजिटल सर्किट के संयोजन द्वारा बनाया गया है। इसी तरह एक फ्लिप-फ्लॉप को लॉजिक गेट्स के संयोजन का उपयोग करके बनाया जा सकता है और लॉजिक गेट्स को कुछ ही ट्रांजिस्टर का उपयोग करके बनाया जा सकता है।

लॉजिक गेट्स कई डिजिटल इलेक्ट्रॉनिक सर्किट की मूल बातें हैं। बेसिक फ्लिप-फ्लॉप्स से लेकर माइक्रोकंट्रोलर्स लॉजिक गेट्स तक अंतर्निहित सिद्धांत बनाते हैं कि बिट्स कैसे संग्रहीत और संसाधित किए जाते हैं। वे प्रत्येक इनपुट और आउटपुट के बीच संबंध को एक सिस्टम का उपयोग करते हैं जो एक अर्थमेटिक लॉजिक का उपयोग करता है। कई अलग-अलग प्रकार के लॉजिक गेट हैं और उनमें से प्रत्येक का एक अलग लॉजिक है, जिसका उपयोग विभिन्न उद्देश्यों के लिए किया जाता है। लेकिन इस लेख का फोकस AND गेट पर होगा क्योंकि बाद में हम BJT ट्रांजिस्टर सर्किट का उपयोग करके AND गेट का निर्माण करेंगे । रोमांचक है ना? आएँ शुरू करें।

और तर्क गेट

AND लॉजिक गेट दो इनपुट और एक एकल आउटपुट के साथ एक डी-आकार का लॉजिक गेट है, जहां इनपुट और आउटपुट के बीच डी आकार लॉजिक सर्किट है। इनपुट और आउटपुट मानों के बीच संबंध को नीचे दिखाए गए AND गेट ट्रूथ टेबल का उपयोग करके समझाया जा सकता है ।

समीकरण आउटपुट को AND गेट बुलियन समीकरण का उपयोग करके आसानी से समझाया जा सकता है, जो कि Q = A x B या Q = AB है । इसलिए, एक और गेट के लिए आउटपुट केवल उच्च है जब दोनों इनपुट उच्च हैं ।

ट्रांजिस्टर

एक ट्रांजिस्टर तीन टर्मिनलों वाला एक अर्धचालक उपकरण है जिसे बाहरी सर्किट से जोड़ा जा सकता है। मूल्यों को बदलने या विद्युत सिग्नल के पारित होने को नियंत्रित करने के लिए डिवाइस को एक स्विच के रूप में और एक एम्पलीफायर के रूप में भी इस्तेमाल किया जा सकता है।

एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हुए AND और लॉजिक गेट बनाने के लिए हम BJT ट्रांजिस्टर का उपयोग करेंगे, जिसे आगे दो प्रकारों में वर्गीकृत किया जा सकता है: PNP और NPN - बाइपोलर जंक्शन ट्रांजिस्टर । उनमें से प्रत्येक के लिए सर्किट प्रतीक नीचे देखा जा सकता है।

यह लेख आपको समझाएगा, ट्रांजिस्टर का उपयोग करके गेट सर्किट का निर्माण कैसे करें । AND और गेट का तर्क पहले से ही ऊपर बताया गया है और एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करके AND गेट बनाने के लिए हम ऊपर दिखाए गए समान सत्य तालिका का पालन करेंगे।

सर्किट आरेख और घटकों की आवश्यकता है

एनपीएन ट्रांजिस्टर का उपयोग करके AND गेट बनाने के लिए आवश्यक घटकों की सूची निम्नानुसार सूचीबद्ध है:

1. दो NPN ट्रांजिस्टर। (यदि उपलब्ध हो तो आप पीएनपी ट्रांजिस्टर का उपयोग भी कर सकते हैं)
2. दो 10KΩ प्रतिरोधक और 4-5KΩ अवरोधक।
3. आउटपुट की जांच करने के लिए एक एलईडी (लाइट एमिटिंग डायोड)।
4. एक ब्रेडबोर्ड।
5. ए + 5 वी बिजली की आपूर्ति।
6. दो PUSH बटन।
7. तारों को जोड़ना।

सर्किट AND और गेट और आउटपुट के लिए दोनों इनपुट A & B का प्रतिनिधित्व करता है, Q जिसमें A + 5V की आपूर्ति पहले ट्रांजिस्टर के संग्राहक से होती है जो श्रृंखला में दूसरे ट्रांजिस्टर से जुड़ा होता है और एक LED उत्सर्जक टर्मिनल से जुड़ा होता है दूसरा ट्रांजिस्टर। ए और बी इनपुट क्रमशः ट्रांजिस्टर 1 और ट्रांजिस्टर 2 के आधार टर्मिनल से जुड़े हैं, और आउटपुट क्यू सकारात्मक टर्मिनल एलईडी पर जाता है। नीचे दिए गए आरेख एनपीएन ट्रांजिस्टर का उपयोग करके AND गेट बनाने के लिए ऊपर बताए गए सर्किट का प्रतिनिधित्व करते हैं।

इस ट्यूटोरियल में प्रयुक्त ट्रांजिस्टर BC547 NPN ट्रांजिस्टर हैं और सर्किट में उपरोक्त सभी घटकों के साथ जोड़े गए हैं, जैसा कि नीचे दिखाया गया है।

यदि आपके पास पुश बटन नहीं हैं, तो आप तारों को स्विच के रूप में भी इस्तेमाल कर सकते हैं या जब भी आवश्यक हो (स्वेटिच को दबाने के बजाय) हटा सकते हैं। वही वीडियो में देखा जा सकता है जहां मैं दोनों ट्रांजिस्टर के लिए बेस टर्मिनल से जुड़े स्विच के रूप में तारों का उपयोग करूंगा।

उपरोक्त सर्किट घटकों का उपयोग करते समय बनाया गया एक ही सर्किट, सर्किट नीचे की छवि में कुछ ऐसा दिखेगा।

ट्रांजिस्टर का उपयोग करते हुए और गेट का कार्य

यहां हम एक स्विच के रूप में ट्रांजिस्टर का उपयोग कर रहे हैं और इसलिए, जब वोल्टेज को एनपीएन ट्रांजिस्टर के एक कलेक्टर टर्मिनल के माध्यम से लागू किया जाता है, तो वोल्टेज केवल एमिटर जंक्शन तक पहुंचता है जब बेस जंक्शन 0V और कलेक्टर वोल्टेज के बीच वोल्टेज की आपूर्ति कर रहा है।

इसी तरह, ऊपर का सर्किट एलईडी चमक बनाता है यानी आउटपुट 1 (उच्च) है जब दोनों इनपुट 1 (उच्च) हैं, जब दोनों ट्रांजिस्टर के बेस टर्मिनल पर वोल्टेज की आपूर्ति होती है। मतलब, वीसीसी (+ 5 वी बिजली की आपूर्ति) से एलईडी तक और आगे जमीन तक एक सीधी रेखा वर्तमान पथ होगी। बाकी सभी मामलों में, आउटपुट 0 (कम) होगा और एलईडी बंद हो जाएगा। इन सभी को प्रत्येक मामले को एक-एक करके समझकर और अधिक विस्तार से समझाया जा सकता है।

केस 1: जब दोनों इनपुट शून्य हों - A = 0 और B = 0 ।

जब ए और बी दोनों इनपुट 0 होते हैं, तो आपको इस मामले में किसी भी तरह के पुशबटन को दबाने की आवश्यकता नहीं है। यदि आप पुश बटन का उपयोग नहीं कर रहे हैं, तो जुड़े हुए तारों को हटा दें, दोनों ट्रांजिस्टर के पुशबटन और बेस टर्मिनल। इसलिए, हमें ए और बी दोनों इनपुट 0 के रूप में मिले हैं और अब हमें आउटपुट के लिए जांच करने की आवश्यकता है, जो एंडरॉयड ट्रुथ टेबल के अनुसार भी 0 होना चाहिए।

अब, जब ट्रांजिस्टर 1 के कलेक्टर टर्मिनल के माध्यम से एक वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है, तो एमिटर को कोई इनपुट नहीं मिलता है क्योंकि बेस टर्मिनल मान 0. है। ट्रांजिस्टर 1 का एमिटर जो ट्रांजिस्टर 2 के कलेक्टर से जुड़ा है, आपूर्ति नहीं करता है वर्तमान या वोल्टेज और ट्रांजिस्टर 2 का आधार टर्मिनल मान भी 0. है, इसलिए, 2 ^{एन डी} ट्रांजिस्टर का एमिटर मूल्य 0 को आउटपुट करता है और परिणामस्वरूप, एलईडी बंद हो जाएगा।

केस 2: जब इनपुट होते हैं - ए = 0 और बी = 1 ।

दूसरे मामले में, जब इनपुट ए = 0 और बी = 1 होते हैं, सर्किट में पहला इनपुट क्रमशः 0 (निम्न) और 1 (उच्च) के रूप में दूसरा इनपुट क्रमशः ट्रांजिस्टर 1 और 2 के आधार पर होता है। अब, जब 5V आपूर्ति पहले ट्रांजिस्टर के कलेक्टर को दी जाती है, तो ट्रांजिस्टर की चरण शिफ्ट में कोई बदलाव नहीं होता है क्योंकि बेस टर्मिनल में 0 इनपुट होता है। जो एमिटर के लिए 0 मान पास करता है और पहले ट्रांजिस्टर का एमिटर श्रृंखला में दूसरे ट्रांजिस्टर के कलेक्टर से जुड़ा होता है, इसलिए 0 मान दूसरे ट्रांजिस्टर के कलेक्टर में जाता है।

अब, दूसरे ट्रांजिस्टर का आधार में एक उच्च मूल्य है, इसलिए यह कलेक्टर में प्राप्त समान मूल्य को एमिटर को पारित करने की अनुमति देगा। लेकिन चूंकि दूसरे ट्रांजिस्टर के कलेक्टर टर्मिनल में मान 0 है, इसलिए एमिटर भी 0 होगा और एमिटर से जुड़ा एलईडी चमक नहीं होगा।

केस 3: जब इनपुट होते हैं - ए = 1 और बी = 0 ।

यहां, पहले ट्रांजिस्टर बेस के लिए इनपुट 1 (हाई) और दूसरे ट्रांजिस्टर बेस के लिए कम है। इसलिए, वर्तमान पथ 5V बिजली की आपूर्ति से दूसरे ट्रांजिस्टर के कलेक्टर के पास से गुजरना शुरू कर देगा और पहले ट्रांजिस्टर का एमिटर होगा क्योंकि बेस टर्मिनल मूल्य पहले ट्रांजिस्टर के लिए उच्च है।

लेकिन दूसरे ट्रांजिस्टर में, बेस टर्मिनल वैल्यू 0 है और इसलिए, कलेक्टर से दूसरे ट्रांजिस्टर के एमिटर तक कोई करंट नहीं गुजरता है और इसके परिणामस्वरूप, लीड अभी भी ऑफ ही रहेगा।

केस 4: जब दोनों इनपुट एक हों - A = 1 और B = 1 ।

अंतिम मामला और यहां दोनों इनपुट उच्च होने चाहिए, जो दोनों ट्रांजिस्टर के आधार टर्मिनलों से जुड़े हैं। इसका मतलब है कि जब भी कोई करंट या वोल्टेज दोनों ट्रांजिस्टर के कलेक्टर से होकर गुजरता है, तो आधार अपनी संतृप्ति तक पहुंच जाता है और ट्रांजिस्टर का संचालन होता है।

व्यावहारिक रूप से व्याख्या करते हुए, जब ट्रांजिस्टर 1 के कलेक्टर टर्मिनल को + 5V आपूर्ति प्रदान की जाती है और बेस टर्मिनल को तब संतृप्त किया जाता है, तो एमिटर टर्मिनल उच्च आउटपुट प्राप्त करेगा क्योंकि ट्रांजिस्टर आगे बायस्ड है। एमिटर पर यह उच्च आउटपुट सीधे एक श्रृंखला कनेक्शन के माध्यम से 2 ^एनडी ट्रांजिस्टर के कलेक्टर तक जाता है । अब, इसी तरह दूसरे ट्रांजिस्टर में, कलेक्टर पर इनपुट अधिक है और इस मामले में, बेस टर्मिनल भी उच्च है, जिसका अर्थ है कि दूसरा ट्रांजिस्टर संतृप्त अवस्था में भी है और उच्च इनपुट कलेक्टर से एमिटर तक जाएगा। एमिटर पर यह उच्च आउटपुट एलईडी पर जाता है जो एलईडी को चालू करता है।

इसलिए, सभी चार मामलों में वास्तविक और तर्क गेट के समान इनपुट और आउटपुट हैं। इस प्रकार, हमने एक ट्रांजिस्टर का उपयोग करके AND लॉजिक गेट बनाया है । आशा है कि आप ट्यूटोरियल को समझ गए हैं और कुछ नया सीखने में मज़ा आया है। सेट-अप का पूरा काम नीचे दिए गए वीडियो में पाया जा सकता है । हमारे अगले ट्यूटोरियल में हम यह भी सीखेंगे कि ट्रांजिस्टर का उपयोग करके या गेट का निर्माण कैसे करें और ट्रांजिस्टर का उपयोग करके गेट का उपयोग न करें । यदि आपके कोई प्रश्न हैं, तो उन्हें नीचे टिप्पणी अनुभाग में छोड़ दें या अन्य तकनीकी प्रश्नों के लिए हमारे मंचों का उपयोग करें।