OR 게이트를 구축 할 때 왜 트랜지스터를 사용해야합니까?

OR게이트를 만들 때 왜 트랜지스터를 사용해야 합니까? 두 개의 입력을 결합하고 출력을 읽는 것만으로도 트랜지스터없이 동일한 결과를 얻을 수 없을까요?

설명하는 것을 유선 OR 연결 이라고 합니다. 일부 로직 제품군, 특히 ECL (이미 터 결합 로직)에서는 가능하지만 가장 일반적인 로직 (TTL 및 CMOS)에서는 불가능합니다.

CMOS에서는 CMOS 출력이 낮을 때 출력 핀에서 칩을 통해 접지까지 매우 짧아지기 때문에 불가능합니다. 그리고 높으면 VDD에서 칩을 통해 출력 핀까지 매우 짧게 생성됩니다.

따라서 두 개의 CMOS 출력을 하나로 묶고 하나의 출력을 높이고 다른 출력을 낮게 설정하면 VDD에서 접지까지 매우 짧아 져 큰 전류가 흐르고 관련된 두 칩 중 하나가 과열 될 수 있습니다.

TTL의 경우 비슷한 문제가 있지만 출력 핀에서 VDD 또는 접지로의 "단락"은 CMOS 에서처럼 짧지 않습니다.

유선 OR 대신 유선 AND 연결 을 허용하는 CMOS 용 오픈 드레인 또는 TTL 용 오픈 콜렉터 라고하는 변형 출력 스타일 이 있습니다 . 이 출력은 공칭으로 높은 상태 일 때 출력 전류를 생성 할 수 없도록 전류를 접지로만 싱크 할 수 있도록 설계되었습니다. 이들은 일반적으로 외부 풀업 저항과 함께 사용되므로 필요할 때 출력 전압이 실제로 "높은"전압 레벨에 도달합니다.

참고 : 액티브 로우 로직 (낮은 전압은 로직 1을 나타내고 높은 전압은 로직 0을 나타냄)을 사용하거나 유선 OR에 오픈 컬렉터 또는 오픈 드레인을 사용할 수 있습니다.

이것은 당신이 "출력에 참여"할 수 있습니다

^{이 회로 시뮬레이션 – CircuitLab을 사용하여 작성된 회로도}

전선을 연결하면 0과 1이 함께있을 가능성이 높습니다. 0은 gnd이고 1은 5V이므로 (칩에 따라 다르지만 표준 임) 5V와 gnd는 전선으로 연결됩니다. 그 용어는 단락입니다!

간단한 OR 게이트에 다이오드를 사용할 수 있습니다. 또는 저항. 이 게이트를 다른 게이트, 다른 회로에 연결할 때 문제가 발생합니다. 다른 방법으로 2 개의 다이오드에서 AND 게이트를 구축 할 수 있습니다. 그러나 많은 것을 함께 연결하려고하면 작은 개별 부품이 아니라 하나의 큰 회로로 작동하는 하나의 거대한 회로가 생깁니다. 간단한 게이트 계획에없는 연결은 실제 상황에서 발생하여 원하는 것을 망칠 수 있습니다.

트랜지스터를 사용하면 입력과 출력을 분리 할 수 ​​있습니다. 트랜지스터의 출력은 뒤로 공급할 수 없으며 입력에 영향을줍니다. 릴레이는 느리지 만 다른 대안이 될 수 있습니다. 스위치는 전자석에 영향을 줄 수 없기 때문에.

초기 논리는 RTL 또는 DTL, 저항 트랜지스터 논리 또는 다이오드 트랜지스터 논리였습니다. 처음에는 저항, 이후 다이오드를 사용하여 게이트를 형성 한 다음 트랜지스터가 결과를 버퍼링하여 다음 게이트가이 게이트를 통해 입력으로 피드백하지 않도록 결과를 버퍼링했습니다.

이제 칩상의 트랜지스터는 사실상 무료이기 때문에 재정적으로 즉, 우리는 모든 것이 적절하게 버퍼링되고 분리되는 사치를 누릴 수 있습니다. 보통 우리가 원하는 것입니다. TTL 논리!

하나의 입력이 높고 하나의 입력이 낮고 두 입력을 연결하면 어떤 일이 발생하는지 고려하십시오. 논리 게이트를 작성하는 방법에 따라 다릅니다.

로직 게이트가 최고 값이 실제로 높게, 최저값이 실제로 낮게 (CMOS) 낮아 지도록 설계된 경우 이는 단락으로 인해 문제가 발생합니다.

로직 게이트가 높은 것이 "약한"또는 높은 저항 (예 : NMOS)이되도록 설계되면 출력은 낮아 지지만 다른 입력 (높은 것으로 예상되는)도 낮더라도 강제로 낮아집니다. 높은 것으로 가정하면 동일한 입력을 사용하는 다른 로직 게이트에 노크 효과가 있습니다.

아날로그 방식이 있습니다 :
임의의 수의 입력 (0 또는 5 볼트 제공)을 저항과 결합하십시오.
결과 전압이 0이면 모두 꺼집니다.
결과 전압이 5이면 모두 켜진 것입니다.
중간 전압은 일부는 켜져 있고 일부는 꺼져 있음을 나타냅니다.
예 : 입력이 4 개인 경우 2.5 볼트는 2가 켜져 있고 2가 꺼져 있음을 의미합니다.

결과 == 0 : 또는 게이트
결과 == 5 : 및 게이트
결과! = 0 : 또는 게이트
결과! = 5 : 낸드 게이트

입력을 위해 트랜지스터가 필요하지 않으며 출력을 위해 전압을 확인하고 0 또는 5 볼트의 논리 결과를 복원하기 위해 트랜지스터가 필요하지 않습니다.

이것은 "실제"결과를 갖는 비선형 출력 기능을 가진 아날로그 신경망 노드에 사용될 수 있습니다.

고려 사항 :
이 방식으로 사용 된 저항은 입력이 변경 될 때 저항 다음의 캐패시턴스를 충전 또는 방전해야하므로 로직 속도를 느리게 할 수 있습니다. 또한 트랜지스터를 사용하면 전력 소비를 크게 줄일 수 있습니다. 이러한 방식으로 사용되는 저항기는 항상 혼합 된 입력 상태로 전력을 소비 할 수 있습니다. 트랜지스터를 사용하면 전력 소비를 트랜지스터의 이득으로 대략적으로 나눌 수 있습니다.

일부 로직 요소 (모든 자동차 도어 스와치가 동일한 램프를 장착)를 사용하면 가능하지만 P 및 N 채널 FET 트랜지스터가 내장되어있어 CMOS 게이트로는 불가능하므로 출력을 제공하기 위해 정의 된 고전압 및 저전압 입력이 필요합니다 , 입력을 부동 상태로 둘 수 없습니다. CMOS 출력을 함께 연결하면 작동하지 않습니다.