如何用晶体管构建NAND门?

在数字电子和逻辑电路领域，NAND门是信息处理中发挥巨大作用的基石。NAND是negative AND的缩写，是一种逻辑运算，只有当所有输入都为高时才产生低输出。

在本文中，我们将讨论如何用晶体管构建NAND栅极电路。

晶体管作为逻辑门的构建模块，如与门、非与门、或门、异或门和其他集成电路中不可或缺的门。在我们以前的电子电路中，我们已经执行了异或门，非门，非门，和门，或门，异或门。

通过将晶体管按特定的结构排列，我们可以构造电子器件中使用的各种栅极。

任何类型的晶体管，无论是bjt还是fet，都可以用来创建逻辑门。然而，在本文中，我们将使用NPN bjt来实现它。2N2222晶体管是一种非常常见和广泛使用的NPN BJT，能够作为开关或放大器。

什么是NAND逻辑门?

双输入非与门在两个输入都为HIGH时产生LOW输出，否则产生HIGH输出。仅使用两个晶体管创建NAND栅极相对简单。

非与门符号

逻辑非与门可以使用数字电路来产生所需的逻辑功能，并给出一个符号，其形状是带有圆形的标准与门，有时在其输出处称为“反转泡”，以表示非门符号，其逻辑运算给出为。

非与门真值表

这个门的布尔表达式是

因此，从上面的真值表中可以看出，除了两个输入都为1之外，NAND门在所有条件下都显示出高输出。在这种情况下，输出将是逻辑LOW。

构建NAND栅极所需的元件

因此，只需要几个元件，我们就可以构建一个NAND门电路。

•2N2222 (NPN)晶体管

•2个10kΩ电阻

•2个220Ω电阻

•1 470Ω电阻器

•2按钮

•一个电路试验板

•9V电池

•led和连接线

使用晶体管的非与门电路图

下面的电路图说明了使用5个NPN晶体管的NAND门。这里，I1和I2表示两个输入，O1表示输出。

现在，让我们深入研究使用两个NPN晶体管的NAND栅极的构造。

1.首先将第一个NPN晶体管(Q1)的集电极连接到带有电阻(RS)的Vcc(正电压)。这样就建立了Q1的电源连接。

2.将Q1的发射极连接到第二个NPN晶体管(Q2)的集电极。这在两个晶体管之间建立了连接，形成了我们的NAND门的核心。

3.将Q1的集电极连接到输出端子Y，这将是我们的NAND门的输出。

4.接下来，在Q1的基极和输入端子a之间连接一个电阻(R1)，这个电阻限制流入Q1基极的电流。

5.在Q2的基极和输入端子b之间连接一个电阻R2，类似于R1， R2控制进入Q2基极的电流。

一个简单的2输入非与门可以使用RTL电阻-晶体管开关连接在一起，如图所示，输入直接连接到晶体管基极。任何一个晶体管必须被切断“OFF”输出在Y为打开led。

非与门电路几乎与与门电路相同。唯一的关键区别是，输出不是连接到第二个晶体管的发射极，而是连接到第一晶体管的集电极。

当两个输入都设置为HIGH时，两个晶体管都通过集电极-发射极路径传导，有效地形成对地短路。这使得电流远离输出，这反过来又导致输出变低。

相反，如果任何一个晶体管关闭，供电电流不能通过晶体管流到地。相反，它流经输出电路(Led)，导致高输出。因此，如果其中任何一个输入为LOW，则输出将为HIGH。

应用程序

NAND门具有多种功能和否定和简化逻辑表达式的能力，在各个领域得到广泛应用。NAND门的一些值得注意的应用包括数字逻辑电路，通用门，数据存储，错误检测和校正，可编程逻辑控制器(plc)，数字显示，数学和计算操作，这些只是突出NAND门广泛应用的几个例子。它的通用性、效率和简化复杂逻辑的能力使其成为众多行业数字系统设计和实现中不可或缺的组件。

本文编译自circuitdigest