Hallo Leute,
ich hoffe, dass ist euch nicht zu trivial und banal, dass Ihr die Hände
über den Kopf zusammen schlagt.
Ich bin gerade dabei, mit Transistoren ein AND-Gatter zusammen zu bauen.
Ich möchte später mir eine eigene, einfache ALU zusammen bauen. Der
Volladdierer besteht ja aus mehreren Halbaddieren und diese wiederum aus
UND- bzw. ODER-Gattern.
1
/*
2
* So nebenbei, gibt es eigentlich Vorteile, diese Gatter in TTL aufzubauen?
3
* Es gibt ja da auch die Möglichkeit mit Dioden. Dennoch wurden
4
* hauptsächlich TTL- und heute CMOS-Bausteine verwendet.
5
* Mir geht es insbesondere um den Aspekt der Kaskadierung mehrer Gatter.
6
*/
Ich habe nach einer Weile Googlen den Aufbau in der ersten Abbildung
(http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/trangate.html)
gefunden.
War jetzt nicht sonderlich überraschend, ergibt sich ja aus der Logik.
Aber es gibt ja auch recht komplexe UND/ODER-Schaltungen.
(http://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/5.html)
Bei meinem ersten Aufbauversuch (GateAND.png) ist mir ein komischer
Effekt aufgefallen. Ich hatte R3 weggelassen (offen - kein Kurzschluss),
da ich dachte, das sei nicht nötig. Dabei leuchtete die LED aber schon
auf halber Flamme, wenn man S2 betätigte. Mit einer super hellen LED sah
man das sehr deutlich. Ich möchte hier noch anmerken, dass ich statt den
2N2222-Transistoren welche vom Typ BC547 verwendete, da ich diese da
hatte. Sollte aber keinen Unterschied machen.
Setzte ich R3 ein, funktioniert alles wunderbar.
Mein Erklärungsversuch:
Wenn ich den Taster S2 betätige, dann hat man einen geschlossenen
Stromkreis von +5V zu GND. Im Falle von S1 nicht, da T2 enorm hochohmig
ist. Das heißt also, wir haben hier in Reihe R2, R4 und LED. Bedeutet
grob, der Strom der fließt ist 5V/10.000Ohm=0,5mA. Das reicht wohl aus
um die LED fast schon zu betreiben.
1
//Der Korrektheit halber, an meinem Steckbrett habe ich eine 9V-Blockbatterie. Da sind es dann auch schon fast 0,9mA.
Mir geht es um folgendes.
Mich wundert es, dass wenn ich die Schaltung mit R3 (4,7kOhm) bestücke,
warum es dann funktioniert.
Das Verhältnis von R3 zu R4, also von 4.700Ohm zu 470Ohm ist 10 zu eins.
Also gerade mal ein 10tel des Stroms läuft über R3 ab. (Und das ob wohl
der Gesamtwiderstand durch R3||R4 minimal gesunken ist, und der
Gesamtstrom minimal gestiegen ist.)
War das jetzt mehr Glück als Sachverstand dass ich mit dem 10tel genau
unter dem Schwellwert liege? Oder gibt es eine schlüssigere Erklärung?
Datenblätter bringen hier wohl wenig, ich habe mehrere LEDs, auch
mehrere Typen ausprobiert und selbst bei den super hellen gab es keine
Ausnahme.
Gruß und besten Dank
BrEin
Fabian Hoemcke schrieb:> Ich habe nach einer Weile Googlen den Aufbau in der ersten Abbildung> (http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbase/electronic/trangate.html)> gefunden.
Der Haken an dieser Logik: Sie ist nur für den Unterricht zu gebrauchen,
um mit Schaltern und LEDs die Logik zu demonstieren. Sobald man etwas
daraus aus mehreren Stufen aufbauen will wird sie versagen. Denn die
Spannungsverstärkung ist < 1, mit jeder Stufe wird die Ausgangsspannung
geringer.
Fabian Hoemcke schrieb:> 0,5mA. Das reicht wohl aus um die LED fast schon zu betreiben.
Für eine Low-Current-LED reicht das schon gut zum Leuchten...
Das Problem mit diesen "Einfachst" Gattern ist, dass das dann noch nicht
die ganze Wahrheit ist. Hinter dieses Und-Gatter kommt in einem IC
nämlich noch ein Treiber, der wieder sinnvolle Pegel ausgibt. Denn
dieses UND-Gatter hier macht aus 5V Eingangsspannung max. 4,3V
Ausgangsspannung (also um 0,7V = Ube weniger). Und jetzt schalte mal 5
dieser UND-Gatter hintereinander... :-(
Die Grundschaltungen in RTL-Technik sind das dort dargestellte
n-Transistor NOR-Gatter und der Inverter. Wenn man sich auf diese
Technik enlässt, dann formt man sinnvollerweise die Logik so um (De
Morgan), dass man mit genau diesen Typen arbeiten kann. Die dort
gezeigten (N)AND-Gatter sind in dieser Form unbrauchbar.
NB: Die Bordcomputer der Apollo-Mission waren aus ebensolchen
3-Input-NORs aufgebaut.
S. schrieb:> Ein digitales And kannst du auch mit drei Widerständen machen, da> brauchst du auch keine Transistoren.
Gleiches Problem. Ein Gatter geht, jenseits davon... Simple Regel: Ohne
Spannungs- und Stromverstärkung gibts keine ALU. Hier ist es sogar
weder das Eine noch das Andere.
S. schrieb:> Ein digitales And kannst du auch mit drei Widerständen machen, da> brauchst du auch keine Transistoren.
Ja. Das ist Digitaltechnik in Reinform... :-o
Hey! Super! Danke für die Zahlreichen Antworten!
Das Grundsätzliche aller Probleme ist wohl die Pegelstabilität.
In TTL sind ja die High- und Low-Pegel klar definiert und es ist erstmal
egal mit wie vielen Gattern man kaskadiert.
Ist das der Grund, weshalb die TTLSchaltungen so komplex sind?
http://www.allaboutcircuits.com/vol_4/chpt_3/5.htmlhttp://de.wikipedia.org/wiki/Transistor-Transistor-Logik#Standard-TTL
Da auf mein Lösungsversuch nicht weiter eingegangen wurde, kann ich
annehmen, dass er richtig ist?
Gruß und Danke
BrEin
Fabian Hoemcke schrieb:> Ist das der Grund, weshalb die TTLSchaltungen so komplex sind?
Transistoren sind auf dem IC billiger als Widerstände und Push/Pull
Endstufen sind schneller als passive Pullups. RTL beispielsweise ist
langsam, hat einen miesen Störabstand und eine miesen Fanout.
> Da auf mein Lösungsversuch nicht weiter eingegangen wurde,> kann ich annehmen, dass er richtig ist?
Nicht wenn du damit mehr machen willst, als mit Tastern davor und LEDs
dahinter zu arbeiten.
A. K. schrieb:>> Da auf mein Lösungsversuch nicht weiter eingegangen wurde,>> kann ich annehmen, dass er richtig ist?>> Nicht wenn du damit mehr machen willst, als mit Tastern davor und LEDs> dahinter zu arbeiten.
Ich korrigiere: Erklärungsversuch!
Mir ging es um die LED, die bei nur einem Taster (S2) hinter diesem
AND-Gatter schon zu leuchten anfing.
Grundsätzlich sollte es dir immer spanisch vorkommen, wenn irgendein
Eingang offen ist. Bei dir hängen die Basen der Transistoren in der
Luft, wenn die Taster nicht geschlossen sind. 'In der Luft hängen'
bedeutet nicht automatisch, dass dort dann 0-Pegel (also GND) liegt.
Fabian Hoemcke schrieb:> Mir ging es um die LED, die bei nur einem Taster (S2) hinter diesem> AND-Gatter schon zu leuchten anfing.
Yep, das ist der Basisstrom. Wobei bei der Rechnerei die von dir
vergessene Flussspannung der LED mit hineinspielt, die lebt ja nicht von
Strom allein. R3 muss so gewählt werden, dass beim durchgereichten
Basisstrom die Flussspannung nicht erreicht wird.
Karl Heinz Buchegger schrieb:> Grundsätzlich sollte es dir immer spanisch vorkommen, wenn irgendein> Eingang offen ist. Bei dir hängen die Basen der Transistoren in der> Luft, wenn die Taster nicht geschlossen sind. 'In der Luft hängen'> bedeutet nicht automatisch, dass dort dann 0-Pegel (also GND) liegt.
Jap! Danke! Ein Pulldown muss hier noch rein!
Also! Nachdem meine Idee mit der einfachen Schaltung gestorben ist,
welche Schaltungstypen könnte ich denn für meine Gatter verwenden?
Wäre es besser immer ein und die selben Gatter zu verwenden oder die
jeweils notwendigen? (Ein Halbaddierer besteht aus UND- und ODER-Gater,
diese wiederum kann man mit nem Haufen NAND-Gatter nachbauen.) Ich
möchte natürlich an Hühnerfutter sparen, wo es sinnvoll ist.
Fabian Hoemcke schrieb:> Also! Nachdem meine Idee mit der einfachen Schaltung gestorben ist,> welche Schaltungstypen könnte ich denn für meine Gatter verwenden?
DTL ist ähnlich einfach.
> Wäre es besser immer ein und die selben Gatter zu verwenden oder die> jeweils notwendigen?
Es gibt für manche Logiktypen eine bestimmte Grundschaltung, auf die
andere Gattertypen gern zurückgeführt werden. Bei RTL ist das wie schon
erwähnt das NOR-Gatter. Da läuft es darauf hinaus. Anderswo hat man
grössere Freiheiten.
Im übrigen habe ich Mist erzählt! Für mein Vorhaben brauche ich ja nicht
nur Halb- und Volladdierer, sondern am ende soll es ja ein
Paralleladdierer sein, der aus mehreren Volladdierern besteht.
In Summe sind das enorm viele Gatter. Zumal es nicht nur UND- und ODER-
sondern auch XODER-Gatter sind.
Hmmmm! Mal sehen wie ich das löse!
Ich liebäugel gerade damit, erstmal auf ICs zu setzen und erstmal auf
dieser Ebene weiter zu machen!
Kann mir da jemand sagen, welche sich dafür gut eignen?
Fabian Hoemcke schrieb:> Kann mir da jemand sagen, welche sich dafür gut eignen?
ALUs. Kann man doch tatsächlich fertig kaufen. ;-)
Wenn du nun schon auf ICs setzt, dann musst du schon selber definieren,
auf welche Basis du das aufsetzen willst.
74181 74283 aber es gibt sicher noch mehr.
Mit Widerständen, klar daß es dahinter noch einen Buffer braucht, auch
nur OC was einem Transistor entspricht, man spart sich halt ein paar
Transistoren ein.
Fabian Hoemcke schrieb:> Also! Nachdem meine Idee mit der einfachen Schaltung gestorben ist,> welche Schaltungstypen könnte ich denn für meine Gatter verwenden?
Ich würde 4000er empfehlen. Die sind störunempfidlich und haben einen
weiten Betriebsspannungsbereich.
Gruss
Harald
Hat natürlich seinen Reiz eine kleine CPU mit Transistoren aufzubauen.
Allerdings ist TTL nicht besonders dazu geeignet. Das 7400 Basisgatter
braucht 4 Transistoren, einer davon Multiemitter. Mit Einzeltransistoren
nachgebaut sind es also 5, ist also ziemlich aufwendig. TTL hat erst mit
ICs Bedeutung gewonnen.
RTL und DTL war da um einiges sparsamer.
Tom schrieb mit 5.5 Jahren Verspätung, etwas, das schon gesagt wurde:
> da bei dir ein IC Eingang unbenutzt bleibt [... bla bla bla]
Bist du Schweizer?
Die LED leuchtet, weil der Basis Strom des unteren Transistors über den
Emitter durch die Diode abfließt. LED's leuchten schon bei sehr geringen
Strömen deutlich sichtbar.
Der Strom ist (5V - 0,7V (Transistor) - 2V (LED)) / (10k + 470) = 0,21mA
Zu R3: Der Strom ändert sich durch R3 nur minimal, deswegen rechne ich
ihn nicht nochmal mit R3 aus. Bei 0,21mA fallen an R3 laut dem Ohmschen
Gesetz 0,987 Volt ab. Das ist weit unter der Schwellenspannung der LED,
somit fließt durch die LED gar kein Strom.
Paul B. schrieb:> John D. schrieb:>> Bist du Schweizer?>> Die Schweizer verwenden aber lieber das Wort: "ODER" statt "UND">> MfG Paul
Hier sind Erwachsene, die sich über ein technisches Thema unterhalten.
Dies ist kein Spielplatz für deine Kindereien. Gehe wo anders trollen.
Thread beobachten
Seitenaufteilung abschalten
