Làm thế nào để kết hợp nhiều cổng logic bóng bán dẫn mà không giảm điện áp khổng lồ?

Theo dõi câu hỏi trước đây của tôi: Giá trị điện trở trong cổng logic bóng bán dẫn

Tôi đã breadboarded tất cả các loại phổ biến của cổng transistor logic:
XNOR, NAND, INV, NOR, XOR, ANDvà OR.
Hai dây màu vàng là đầu vào Avà B. Dây trắng là đầu vào biến tần.

Đầu vào A=0+ B=0+ inv=0cho:

Đầu vào A=0+ B=1+ inv=0cho:

Đầu vào A=1+ B=0+ inv=0cho:

Đầu vào A=1+ B=1+ inv=1cho:

Tất cả logic hoạt động hoàn hảo, nhưng điện áp rơi khác nhau đáng kể giữa các cổng. Ví dụ, các XORcổng được tạo ra từ AND, NANDvà ORcửa và mỗi transistor làm tăng điện áp thả. Đèn LED hầu như không sáng lên!

Mục tiêu của tôi là xây dựng một máy tính 4 bit từ các bóng bán dẫn (sử dụng chip CMOS tôi không gặp phải vấn đề này). Nhưng nếu mỗi cổng logic dẫn đến việc giảm điện áp đáng kể như thế này, làm thế nào tôi có thể kết hợp 10 cổng logic phía sau nhau? Tôi đã chơi xung quanh với nhiều giá trị điện trở, nhưng hầu hết các kết hợp làm cho các cổng logic trở nên vô dụng. Làm thế nào để điều chỉnh XORcổng ở trên để phù hợp với điện áp rơi, ví dụ, ANDcổng đơn giản này ?

EDIT (trả lời câu trả lời của JIm Dearden)

Tôi đã học được rất nhiều và không thể nhấn mạnh đủ bao nhiêu tôi đánh giá cao câu trả lời của bạn !!!
Các bản vẽ thực sự rõ ràng, tôi chắc chắn nhiều người sẽ được hưởng lợi từ chúng trong tương lai!

Mặc dù thực sự rõ ràng, tôi không bao giờ nhận ra:
- NOR= NOT(với hai đầu vào)
- OR= NOR+ NOT
- NAND= AND+NOT

"Mọi thứ cơ bản trên một mạch biến tần đơn giản" thực sự là mánh khóe!
Tất cả các cổng logic, bao gồm các cổng kết hợp như XOR, xuất ra như nhau:)

Lời chúc tốt nhất!

Tôi thực sự đã làm điều này ở trường vào những năm 60 (vâng tôi già rồi). Chúng tôi đã sử dụng chúng để xây dựng một 'máy tính' nhỏ và đơn giản có khả năng cộng, trừ, nhân và chia.

Vấn đề bạn gặp phải là điện áp đầu vào và đầu ra của mạch cổng bạn đang sử dụng không thực sự tương thích. Bạn sẽ khó mở rộng số lượng đầu vào trên một cổng ngoài hai và rất có thể đầu ra 'cao' của một cổng không đủ 'cao' đủ cho đầu vào của một cổng khác.

Những gì chúng tôi đã làm trước đó là dựa trên tất cả mọi thứ trên một mạch biến tần đơn giản (hoặc 1 cổng đầu vào NOR) và xây dựng từ đó.

Ưu điểm của phương pháp này là bạn có thể tăng số lượng đầu vào vào cổng bằng cách thêm một điện trở khác. Bất kỳ đầu vào trên 0,6V sẽ vận hành cổng. Tôi đã hiển thị các giá trị điện trở là 10K và 4k7 (để khớp với mạch của bạn) nhưng không giống như các mạch trước đó, các giá trị ở đây có thể được thay đổi khá đáng kể. ví dụ đầu vào 470K, đầu ra 47k và nó vẫn hoạt động tốt.

Tôi đã rút ra một số cổng cơ bản - KHÔNG, BẮC, VÀ, BẮC, NAND. Theo những gì tôi đã rút ra, tôi chắc chắn rằng bạn có thể sản xuất bất kỳ cổng nào khác mà bạn yêu cầu.

Bạn cũng có thể thấy các mạch này hữu ích

Và chia cho 2 (bộ đếm)

Bạn đang sử dụng các bóng bán dẫn NPN để kéo đầu ra cổng lên đến 6V, nhưng các bóng bán dẫn NPN không tốt trong việc kéo một nút cao. Bộ phát của NPN sẽ không tăng cao hơn khoảng 0,6V dưới điện áp ở gốc. Nếu bạn muốn sử dụng bóng bán dẫn NPN thì chỉ kết nối chúng giữa đầu ra cổng và mặt đất với điện trở pullup đến 6V. Điều này sẽ cho phép bạn tạo các cổng NAND, NOR và INV và bạn có thể tạo bất kỳ loại logic nào bạn muốn với các cổng đó.