TTL NAND 및 AND 게이트 구현: 오픈 컬렉터 트랜지스터 회로

표준 오픈 컬렉터 TTL 인버터에 두 번째 입력을 추가하면 자연스럽게 NAND 기능을 구현하는 회로가 됩니다. 이 글에서는 분석 과정을 살펴보고 트랜지스터 동작을 설명하며, 간단한 인버터에 인버터 단을 하나 더해 AND 게이트로 만드는 방법을 보입니다.

인버터에서 2입력 소자로

시작점은 일반적인 오픈 컬렉터 TTL 인버터. 첫 번째 입력과 똑같이 두 번째 입력 단자를 두 번째 트랜지스터 Q2의 베이스에 연결해 회로를 확장. 결과 회로도는 다음과 같습니다:

도식은 단순하지만 이 소자는 "2입력 인버터"로 동작하지 않습니다. 논리적 분석을 통해 진리표를 결정하고 적절한 명칭을 부여하겠습니다.

트랜지스터 구조

Q1로 표시된 "조향" 다이오드 클러스터는 증폭용이 아닌 트랜지스터. 표준 NPN 트랜지스터는 이 네트워크에 필요한 세 PN 접합을 제공할 수 없어 하나의 컬렉터, 하나의 베이스, 두 개의 이미터를 가진 트랜지스터를 사용. 회로에서 다음과 같이 표현:

입력 상태와 출력 동작

단일 입력일 때 입력을 접지하면 출력이 하이(플로팅), 입력을 플로팅하거나 Vcc에 연결하면 출력이 로우. 두 입력이 추가되면 각각 동일하게 동작. 어느 입력이든 접지되면 Q2 차단, Q3 꺼짐, 출력 플로팅 하이. 오직 두 입력이 모두 하이일 때만 Q2 포화, Q3 턴온, 출력이 로우로 당겨짐.

세 가지 주요 상태 그림:

각 경우에서 접지된 입력이 하이 출력을 보장. 출력이 로우가 되는 유일한 시나리오는 두 입력이 모두 하이일 때로, Q2를 포화시키고 Q3를 전도시킵니다.

NAND 게이트

이 결과를 표로 정리하면 표준 NAND 진리표:

따라서 TTL NAND 게이트는 이 오픈 컬렉터 설계에서 가장 단순하고 자연스러운 기능. 앞서 NAND 게이트를 AND 게이트에 인버터가 뒤따른 것으로 설명했지만, 여기서는 같은 회로가 추가 복잡성 없이 이미 NAND 동작을 구현함을 알 수 있습니다.

AND 게이트 만들기

AND 기능을 얻으려면 NAND 회로 출력에 인버터 단을 추가하면 됩니다. TTL 인버터에 트랜지스터 단을 추가해 버퍼를 만드는 것과 같은 방식:

결과 진리표와 회로도:

NAND와 AND 게이트 모두 토템폴 출력으로도 구현 가능. 여기서는 단순화를 위해 오픈 컬렉터 버전을 제시합니다.

핵심 요약

• TTL 인버터에 두 번째 입력 추가 → NAND 게이트.
• NAND 출력에 인버터 추가 → AND 게이트.

관련 자료

• TTL 논리 게이트 워크시트