Mengapa kita perlu menggunakan transistor saat membangun gerbang OR?

Mengapa kita perlu menggunakan transistor saat membangun ORgerbang? Tidakkah kita dapat mencapai hasil yang sama tanpa transistor sama sekali, hanya dengan menggabungkan dua input dan membaca output?

Apa yang Anda gambarkan disebut koneksi kabel ATAU . Hal ini dimungkinkan dalam beberapa kelompok logika, terutama ECL (emitor coupled logic), tetapi tidak pada yang paling umum (TTL dan CMOS).

Dalam CMOS itu tidak mungkin karena ketika output CMOS rendah, itu membuat sangat dekat dari pin output melalui chip ke ground. Dan ketika tinggi, itu menciptakan sangat dekat pendek dari VDD melalui chip ke pin output.

Jadi, jika Anda mengikat dua output CMOS bersama-sama dan satu output tinggi sementara output lainnya rendah, Anda akan memiliki sangat dekat dari VDD ke ground, yang akan menarik arus besar dan kemungkinan terlalu panas satu atau yang lain dari dua chip yang terlibat.

Untuk TTL, ada masalah yang sama, tetapi "celana pendek" dari pin output ke VDD atau ground tidak cukup pendek seperti di CMOS.

Ada gaya keluaran varian, yang disebut saluran terbuka untuk CMOS atau kolektor terbuka untuk TTL, yang memungkinkan kabel DAN koneksi daripada kabel ATAU. Output ini dirancang hanya untuk dapat menenggelamkan arus ke ground, tidak untuk dapat menghasilkan arus keluaran saat mereka nominal dalam keadaan tinggi. Ini biasanya digunakan dengan resistor pull-up eksternal sehingga tegangan output benar-benar akan mencapai level tegangan "tinggi" ketika diperlukan.

Catatan: Kolektor terbuka atau drain terbuka dapat digunakan untuk kabel ATAU jika Anda menggunakan logika aktif-rendah (tegangan rendah mewakili logika 1, tegangan tinggi mewakili logika 0).

ini memungkinkan Anda "bergabung dengan output"

^{mensimulasikan rangkaian ini - Skema dibuat menggunakan CircuitLab}

Jika Anda hanya menghubungkan kabel, Anda akan memiliki kemungkinan (kemungkinan besar) 0 dan 1 bersamaan. Karena 0 adalah gnd, dan 1 adalah 5V (tergantung pada chip, tetapi standar), Anda akan memiliki 5V dan gnd dihubungkan bersama oleh kabel. Istilah untuk itu adalah hubungan pendek!

Anda bisa menggunakan dioda untuk gerbang OR sederhana. Atau bahkan resistor. Masalah terjadi ketika Anda menghubungkan gerbang ini ke gerbang lain, sirkuit lain. Anda dapat membangun gerbang AND dari 2 dioda sebaliknya. Tetapi jika Anda mencoba menghubungkan banyak dari mereka bersama-sama Anda berakhir dengan satu sirkuit raksasa yang tidak berfungsi sebagai bagian terpisah yang kecil, tetapi sebagai salah satu yang besar. Koneksi yang tidak ada dalam rencana gerbang sederhana Anda, mungkin muncul dalam kehidupan nyata, mengacaukan apa yang Anda inginkan terjadi.

Transistor memungkinkan Anda memisahkan input dari output. Output dari transistor tidak dapat diumpankan ke belakang dan memengaruhi inputnya. Relay akan menjadi alternatif lain, meskipun lebih lambat. Karena saklar tidak dapat mempengaruhi elektromagnet.

Logika awal adalah RTL atau DTL, logika resistor-transistor, atau logika dioda-transistor. Resistor, pada awalnya, kemudian dioda, digunakan untuk membentuk gerbang, kemudian transistor bertindak untuk buffer hasilnya sehingga gerbang berikutnya yang Anda gunakan tidak memberi umpan balik melalui yang satu ini ke inputnya.

Sekarang, karena transistor pada chip sebenarnya tidak dikenai biaya, secara finansial, kami memiliki kemewahan dari segala sesuatu yang disangga dengan benar dan terpisah. Biasanya itu yang kita inginkan. Logika TTL!

Pertimbangkan apa yang terjadi jika satu input tinggi dan satu rendah, dan Anda menghubungkan dua input. Itu tergantung pada bagaimana Anda membangun gerbang logika Anda.

Jika gerbang logika Anda dirancang sedemikian sehingga tinggi benar-benar ditarik tinggi dan rendah benar-benar ditarik rendah (CMOS) maka ini adalah korsleting dan sesuatu akan meledak.

Jika gerbang logika Anda dirancang sedemikian sehingga tinggi "lemah" atau resistansi tinggi (misalnya NMOS) maka output akan rendah, tetapi juga input lain (yang seharusnya tinggi) akan dipaksa menjadi rendah meskipun itu seharusnya tinggi, dan ini akan memiliki efek knock-on pada gerbang logika lain yang menggunakan input yang sama.

Ada pendekatan analog:
Gabungkan sejumlah input (misalkan 0 atau 5 volt) dengan resistor.
Jika tegangan hasil adalah 0, semuanya mati.
Jika voltase hasil adalah 5, maka semuanya menyala.
Tegangan di sela-sela menunjukkan bahwa ada yang hidup dan ada yang mati.
Contoh: Jika ada 4 input, 2,5 volt berarti 2 aktif dan 2 mati.

hasil == 0: juga
hasil gerbang == 5: dan
hasil gerbang ! = 0: atau
hasil gerbang ! = 5: gerbang nand

Anda tidak perlu transistor untuk input, hanya untuk output untuk memeriksa tegangan dan mengembalikan hasil logis 0 atau 5 volt.

Ini dapat digunakan untuk node jaringan saraf analog dengan fungsi output non-linear yang memiliki hasil "lunak" yang mungkin tidak sepenuhnya benar atau salah.

Setelah dipikirkan:
Resistor yang digunakan dengan cara ini dapat memperlambat kecepatan logika karena kapasitansi yang mengikuti resistor harus diisi atau dikosongkan saat input berubah. Juga, penggunaan transistor dapat sangat mengurangi konsumsi daya. Resistor yang digunakan dengan cara ini selalu dapat mengkonsumsi daya dengan campuran kondisi input. Dengan transistor, konsumsi daya dapat secara kasar dibagi dengan keuntungan dari transistor.

Dengan beberapa elemen logika (semua pintu mobil bergerak naik lampu yang sama) ini mungkin, tetapi tidak misalnya dengan gerbang CMOS karena dibangun dengan transistor FET saluran P dan N sehingga mereka memerlukan input tegangan tinggi dan rendah yang telah ditentukan untuk memberikan output , input tidak dapat dibiarkan mengambang. Menghubungkan output CMOS bersama tidak akan bekerja.