如何用我孩子的电子套件构建有趣的XOR电路


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今天我回到家时,我的孩子很自豪地告诉我他们是如何通过他的电路电子套件实现“与”,“或”和“非”逻辑的,并问我如何进行“或”运算。

有没有人建议做一个简单的(很有趣的教育性/娱乐性)电路呢?

该套件只有简单的按钮开关(即没有SPDT开关)和通常的各种基本电子组件。它确实具有PNP和NPN晶体管,但我希望使用更简单的东西(到目前为止,它们还没有使用晶体管)。二极管会没事,因为它们更易于理解和熟悉。

我的一个主意是这样的:

在此处输入图片说明

但这并不理想,因为它使用两个电池组,并最终通过必须与当前电池电压匹配的分压器驱动灯。还有更好的建议吗?

编辑:

为了明确起见,他们想制作一个有两个按钮的电路,如果按下其中一个(但不是两个)开关,指示灯将点亮。

特别是,不要求电路具有数字输入和数字输出(我们通常认为数字逻辑的方式)。

Answers:


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这个怎么样?

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

要点亮灯泡,必须将其中一个开关关闭,将另一个开关打开。请注意,如果两个开关都闭合,则电阻会浪费很多功率,但指示灯会完全熄灭。还要注意,一个人可能必须使用一个非常小的灯泡,并且可能必须使用一个较高的电压或减小电阻器以获取更多的光,但是必须确保电压平方除以电阻值不超过电阻器的额定功率(对于例如,如果您使用12伏和22欧姆,则需要使用5瓦电阻。或者,您可以用灯泡替换电阻器并遮盖住它们,以使它们的光不可见。

如果需要晶体管电路,这是几十年前我为父母的汽车设计的电路的一半,那时我大约是八岁(我不记得实际的电阻值;晶体管是某种TO-3封装,而不是3906's;给出的组件应适合于演示目的-真正的组件使用的是灯,而不是LED和电阻器。一位电气工程大人的朋友帮助设计,但我设计了总体概念。

原理图

模拟该电路

左侧输入连接到汽车上的转向信号灯之一;右侧输入连接到刹车灯。该灯是拖车的左灯。右侧闪光灯和拖车灯的接线类似。请注意,正数位于底部。您儿子的挑战是弄清楚底部二极管的用途(考虑上面对电路所连接内容的描述)。


很好的主意!我们今天早上尝试过,但是不幸的是,灯的电阻实际上比100低得多,并且现在不会亮-但是孩子建议也许我们也可以使用放大器来增加功率...好主意,易于理解并引发了有趣的讨论-非常感谢您的帮助!
彼得·德里瓦兹

@PeterdeRivaz:要从灯中获得最佳亮度,可以用2-4个并联的灯代替每个电阻(在它们周围放一个盒子或其他物品,这样它们就不会“点亮”)。可能有趣的是注意到在顶部并行添加更多的灯如何使这些灯变暗,而底部的灯更亮。我还添加了一个基于真实电路的晶体管电路,该电路是我几十年前为父母的汽车设计(和父亲建造)的。
2013年

@PeterdeRivaz:考虑我父母的汽车...仅带电阻器的电路实际上可以用于汽车用途(可能在较低位置的同一位置添加二极管,并且出于相同的目的,在较低的电路中添加二极管)灯泡被替换为两个背对背接线的LED或其串。
2013年

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XOR的可能方程式之一是(A + B).not(AB)

如果只需要使用一个接触按钮,则可以通过以下示意图使用二极管逻辑来实现。

备注:最初的示意图是用灯作为输出绘制的,但是只要灯是对称设备,二极管实际上是多余的。同时,XOR的此实现将更好地与LED指示器配合使用,因此我以这种方式重绘了它:

原理图

模拟此电路 –使用CircuitLab创建的原理图

如果可以使用带有开关触点的按钮,事情将变得非常简单。下面的原理图使用了一些不同的方程:Q =(A + B)。(不是A +不是B)

原理图

模拟该电路


谢谢,他没有SPDT开关触点,但我认为这里有继电器。我会在早上检查一下,但我有点担心我们可能只有2或3个二极管/ LED,因此第一条电路也不太可能。有没有更简单的方法?
彼得·德里瓦兹

@PeterdeRivaz-我找到了更好的示意图。现在看看。
johnfound

@PeterdeRivaz-在第一个示意图中,在这种情况下,电阻器充当限流器,可以很容易地用LED替换灯。
johnfound

标有BR1的组件是什么?我不认识该符号,并且Circuitlab中的参数似乎没有给我任何线索?编辑:我找到了它-桥式整流器-但我认为套件中不会包含其中之一。
彼得·德里瓦兹

@PeterdeRivaz-这是一个桥式整流器,其中包含4个二极管,其连接方式与左侧原理图完全相同。这两个原理图是相等的。只是绘制不同。正确的答案更容易被某些人理解。
johnfound
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