Jak połączyć wiele bramek logicznych tranzystorowych bez gigantycznego spadku napięcia?

W odpowiedzi na moje poprzednie pytanie: Wartości rezystorów w bramkach logicznych tranzystorów

Mam breadboarded wszystkie popularne rodzaje logiki tranzystor bramach
XNOR, NAND, INV, NOR, XOR, ANDi OR.
Dwa żółte przewody są wejściowe Ai B. Biały przewód jest wejściem falownika.

Input A=0+ B=0+ inv=0daje:

Input A=0+ B=1+ inv=0daje:

Input A=1+ B=0+ inv=0daje:

Input A=1+ B=1+ inv=1daje:

Cała logika działa idealnie, ale spadek napięcia różni się znacznie między bramkami. Na przykład, XORbramka jest tworzony AND, NANDi ORbram, a każdy tranzystor zwiększa spadkiem napięcia. Led ledwo się zaświeca!

Moim celem jest zbudowanie 4-bitowego kalkulatora z tranzystorów (przy użyciu układów CMOS nie napotkałem tego problemu). Ale jeśli każda bramka logiczna skutkuje znacznymi spadkami napięcia, jak te, jak mogę połączyć 10 bramek logicznych za sobą? Bawiłem się wieloma wartościami rezystorów, ale większość kombinacji sprawia, że ​​bramki logiczne są bezużyteczne. Jak wyregulować XORbramę powyżej, aby dopasować ją do spadku napięcia, na przykład w tej prostej ANDbramce?

EDYCJA (odpowiedź na odpowiedź JIm Dearden)

Nauczyłem się wiele i nie mogę wystarczająco podkreślić, jak bardzo doceniam twoją odpowiedź !!!
Rysunki są bardzo jasne, jestem pewien, że wiele osób skorzysta z nich w przyszłości!

Choć naprawdę oczywiste, nigdy nie zdawałem sobie sprawy:
- NOR= NOT(z dwoma wejściami)
- OR= NOR+ NOT
- NAND= AND+NOT

„Oparcie wszystkiego na prostym obwodzie falownika” naprawdę załatwia sprawę!
Wszystkie bramki logiczne, w tym podobne bramki połączone XOR, generują to samo:)

Wszystkiego najlepszego!

Zrobiłem to w szkole w latach 60-tych (tak, jestem taki stary). Wykorzystaliśmy je do zbudowania małego i prostego „komputera” zdolnego do dodawania, odejmowania, mnożenia i dzielenia.

Problem, jaki masz, polega na tym, że stosowane przez ciebie wejściowe i wyjściowe napięcia obwodu bramki nie są tak naprawdę kompatybilne. Trudno byłoby zwiększyć liczbę wejść na bramce poza dwa i jest całkiem prawdopodobne, że „wysoka” moc wyjściowa jednej bramki nie jest wystarczająco „wysoka” na wejście innej.

To, co wtedy zrobiliśmy, to oparcie wszystkiego na prostym obwodzie falownika (lub 1 wejściowej bramce NOR) i zbudowanie z tego.

Zaletą tego podejścia jest to, że można zwiększyć liczbę wejść do bramki, dodając kolejny rezystor. Każde wejście powyżej 0,6 V będzie obsługiwać bramę. Pokazałem wartości rezystorów 10K i 4k7 (pasujące do twojego obwodu), ale w przeciwieństwie do poprzednich obwodów, wartości tutaj można zmienić dość znacząco. np. wejście 470K, wyjście 47k i nadal działa dobrze.

Narysowałem niektóre podstawowe bramy - NIE, NOR, I, NOR, NAND. Po tym, co narysowałem, jestem pewien, że możesz wyprodukować dowolną inną bramę, jakiej potrzebujesz.

Te obwody mogą być również przydatne

I podziel przez 2 (licznik)

Używasz tranzystorów NPN do ciągnięcia wyjścia bramki do 6V, ale tranzystory NPN nie są zbyt dobre w ciągnięciu węzła wysoko. Emiter NPN nie wzrośnie powyżej około 0,6 V poniżej napięcia w bazie. Jeśli chcesz użyć tranzystorów NPN, podłącz je tylko między wyjściem bramki a masą za pomocą rezystora podciągającego do 6 V. Umożliwi to tworzenie bramek NAND, NOR i INV, a dzięki temu możesz tworzyć dowolną logikę.