Merancang gerbang dan menggunakan transistor

Seperti yang kita ketahui, Sirkuit Terpadu atau IC adalah kombinasi dari banyak sirkuit kecil dalam satu paket kecil yang bersama-sama melakukan tugas penghubung. Seperti Penguat Operasional atau IC Timer 555 dibangun dengan kombinasi banyak Transistor, Flip-Flop, Gerbang Logika dan rangkaian digital kombinasional lainnya. Demikian pula Flip-Flop dapat dibangun dengan menggunakan kombinasi Gerbang Logika dan Gerbang Logika itu sendiri dapat dibangun dengan menggunakan beberapa Transistor.

Gerbang Logika adalah dasar dari banyak rangkaian elektronik digital. Dari Flip-Flop dasar hingga Mikrokontroler, gerbang logika membentuk prinsip dasar tentang bagaimana bit disimpan dan diproses. Mereka menyatakan hubungan antara setiap masukan dan keluaran dari suatu sistem menggunakan logika Arthmetic. Ada banyak jenis gerbang logika dan masing-masing memiliki logika berbeda yang digunakan untuk tujuan berbeda. Namun fokus artikel kali ini adalah pada Gerbang AND karena nantinya kita akan membangun Gerbang AND menggunakan rangkaian transistor BJT. Seru bukan? Ayo mulai.

DAN Gerbang Logika

Gerbang logika AND merupakan gerbang logika berbentuk D dengan dua masukan dan satu keluaran tunggal, dimana bentuk D di antara masukan dan keluaran tersebut merupakan rangkaian logika. Hubungan antara nilai input dan output dapat dijelaskan menggunakan Tabel AND Gate Truth yang ditunjukkan di bawah ini.

Keluaran persamaan tersebut dapat dijelaskan dengan mudah menggunakan Persamaan Boolean Gerbang AND, yaitu Q = A x B atau Q = AB. Oleh karena itu, untuk Gerbang AND, outputnya TINGGI hanya ketika kedua inputnya TINGGI.

Transistor

Transistor adalah perangkat semikonduktor dengan tiga terminal yang dapat dihubungkan ke rangkaian eksternal. Perangkat dapat digunakan sebagai sakelar dan juga sebagai penguat untuk mengubah nilai atau mengontrol lewatnya sinyal listrik.

Untuk membangun gerbang logika AND menggunakan transistor, kami akan menggunakan transistor BJT yang selanjutnya dapat diklasifikasikan menjadi dua jenis: PNP dan NPN - Transistor Persimpangan Bipolar. Simbol rangkaian untuk masing-masing dapat dilihat di bawah ini.

Artikel ini akan menjelaskan kepada Anda, cara membangun rangkaian Gerbang AND menggunakan transistor. Logika gerbang AND sudah dijelaskan di atas dan untuk membangun gerbang AND menggunakan transistor, kita akan mengikuti tabel kebenaran yang sama seperti yang ditunjukkan di atas.

Diagram Sirkuit dan Komponen Yang Dibutuhkan

Daftar komponen yang diperlukan untuk membangun gerbang AND menggunakan transistor NPN adalah sebagai berikut:

1. Dua transistor NPN. (Anda juga dapat menggunakan transistor PNP jika tersedia)
2. Dua resistor 10KΩ & satu resistor 4-5KΩ.
3. Satu LED (Light Emitting Diode) untuk memeriksa keluaran.
4. Papan tempat memotong roti.
5. Catu daya A + 5V.
6. Dua tombol PUSH.
7. Menghubungkan Kabel.

Rangkaian mewakili input A & B untuk gerbang AND dan Output, Q yang juga memiliki suplai + 5V ke kolektor transistor pertama yang dihubungkan secara seri ke transistor kedua dan LED dihubungkan ke terminal emitor transistor kedua. Input A & B dihubungkan ke terminal dasar Transistor 1 dan Transistor 2, dan output Q menuju ke terminal LED positif. Diagram di bawah ini mewakili rangkaian yang dijelaskan di atas untuk membangun gerbang AND menggunakan Transistor NPN.

Transistor yang digunakan dalam tutorial ini adalah BC547 NPN Transistor dan ditambahkan dengan semua komponen yang disebutkan di atas dalam rangkaian, seperti yang ditunjukkan di bawah ini.

Jika Anda tidak membawa tombol, Anda juga dapat menggunakan kabel sebagai sakelar dengan menambah atau melepasnya kapan pun diperlukan (alih-alih menekan swtich). Hal yang sama dapat dilihat di video di mana saya akan menggunakan kabel sebagai sakelar yang terhubung ke terminal dasar untuk kedua transistor.

Rangkaian yang sama ketika dibangun menggunakan komponen perangkat keras yang disebutkan di atas, rangkaian akan terlihat seperti pada gambar di bawah.

Pengerjaan Dan Gerbang menggunakan Transistor

Di sini kita akan menggunakan transistor sebagai sakelar dan karenanya, ketika tegangan diterapkan melalui terminal Collector dari transistor NPN, tegangan mencapai Emitter Junction hanya ketika Base Junction memiliki suplai tegangan antara 0V dan Collector Voltage.

Demikian pula, rangkaian di atas akan membuat LED menyala yaitu outputnya 1 (Tinggi) hanya jika kedua inputnya 1 (Tinggi) yaitu ketika ada suplai tegangan di terminal dasar kedua transistor. Artinya, akan ada jalur arus garis lurus dari VCC (catu daya + 5V) ke LED dan selanjutnya ke ground. Istirahat dalam semua kasus, output akan menjadi 0 (Rendah) dan LED akan MATI. Ini semua bisa dijelaskan lebih detail dengan memahami setiap kasus satu per satu.

Kasus 1: Ketika kedua input bernilai nol - A = 0 & B = 0.

Jika kedua input A & B adalah 0, Anda tidak perlu menekan tombol apa pun dalam kasus ini. Jika Anda tidak menggunakan tombol tekan, lepaskan kabel yang terhubung dengan tombol tekan dan terminal dasar kedua transistor. Jadi, kita mendapatkan kedua input A & B sebagai 0 dan sekarang kita perlu memeriksa outputnya, yang juga harus 0 sesuai dengan tabel kebenaran gerbang AND.

Sekarang, ketika tegangan disuplai melalui terminal kolektor Transistor 1, emitor tidak menerima input apa pun karena nilai terminal basis adalah 0. Demikian pula, emitor transistor 1 yang terhubung ke kolektor Transistor 2, tidak memasok arus atau tegangan dan juga nilai dasar terminal transistor 2 adalah 0. Jadi, 2 ^nd emitor transistor output nilai 0 dan sebagai hasilnya, LED akan OFF.

Kasus 2: Ketika inputnya adalah - A = 0 & B = 1.

Dalam kasus kedua, ketika input adalah A = 0 & B = 1, rangkaian memiliki input pertama sebagai 0 (Rendah) dan input kedua sebagai 1 (Tinggi) ke basis transistor 1 & 2. Sekarang, ketika catu daya 5V dilewatkan ke kolektor transistor pertama, maka tidak ada perubahan dalam pergeseran fasa transistor karena terminal basis memiliki 0 input. Yang meneruskan nilai 0 ke emitor dan emitor transistor pertama dihubungkan ke kolektor transistor kedua secara seri, sehingga nilai 0 masuk ke kolektor transistor kedua.

Sekarang, transistor kedua memiliki nilai tinggi di basis, sehingga akan memungkinkan nilai yang sama yang diterima di kolektor lolos ke emitor. Tetapi karena nilainya adalah 0 di terminal kolektor transistor kedua, itu sebabnya emitor juga akan menjadi 0 dan LED yang terhubung ke emitor tidak akan menyala.

Kasus 3: Ketika inputnya adalah - A = 1 & B = 0.

Di sini, input adalah 1 (tinggi) untuk basis transistor pertama dan rendah untuk basis transistor kedua. Jadi, jalur arus akan dimulai dari catu daya 5V ke kolektor transistor kedua melewati kolektor dan emitor transistor pertama karena nilai terminal basis tinggi untuk transistor pertama.

Tetapi pada transistor kedua, nilai terminal basis adalah 0 dan karenanya, tidak ada arus yang mengalir dari kolektor ke emitor dari transistor kedua dan akibatnya, led akan tetap OFF saja.

Kasus 4: Jika kedua input adalah satu - A = 1 & B = 1.

Kasus terakhir dan di sini kedua input seharusnya tinggi yang terhubung ke terminal basis kedua transistor. Ini berarti setiap kali arus atau tegangan melewati kolektor kedua transistor, basis mencapai kejenuhannya dan transistor bekerja.

Secara praktis menjelaskan, ketika pasokan + 5V diberikan ke terminal kolektor transistor 1 dan juga terminal basis jenuh maka terminal emitor akan menerima output yang tinggi karena transistor bias maju. Output ini tinggi pada emitor pergi langsung ke kolektor dari 2 ^nd transistor melalui koneksi serial. Nah, sama halnya pada transistor kedua, masukan pada kolektor tinggi dan dalam hal ini terminal basis juga tinggi, artinya transistor kedua juga dalam keadaan jenuh dan masukan tinggi akan berpindah dari kolektor ke emitor. Output tinggi di emitor ini menuju ke LED yang menyalakan LED.

Oleh karena itu, keempat case memiliki input dan output yang sama dengan gerbang logika AND yang sebenarnya. Jadi, kami telah membangun gerbang AND Logic menggunakan Transistor. Harap Anda memahami tutorialnya dan menikmati mempelajari sesuatu yang baru. Cara kerja lengkap dari pengaturan tersebut dapat ditemukan di video di bawah ini. Dalam tutorial kita selanjutnya kita juga akan belajar bagaimana membangun gerbang OR menggunakan transistor dan gerbang NOT menggunakan Transistor. Jika Anda memiliki pertanyaan, tinggalkan di bagian komentar di bawah atau gunakan forum kami untuk pertanyaan teknis lainnya.