Як поєднати декілька логічних воріт транзистора без гігантського падіння напруги?

Під час мого попереднього питання: Значення резистора в логічних воротах транзистора

Я breadboarded всіх поширених типів транзисторів логічних елементів:
XNOR, NAND, INV, NOR, XOR, ANDі OR.
Два жовті дроти входять Aі B. Білий провід - це вхід інвертора.

Введення A=0+ B=0+ inv=0дає:

Введення A=0+ B=1+ inv=0дає:

Введення A=1+ B=0+ inv=0дає:

Введення A=1+ B=1+ inv=1дає:

Вся логіка працює ідеально, але падіння напруги значно відрізняється між воротами. Наприклад, XORзатвор створений з AND, NANDа ORворота і кожен транзистор збільшують падіння напруги. Світлодіод ледве горить!

Моя мета - створити 4-розрядний калькулятор з транзисторів (за допомогою мікросхем CMOS я не стикався з цією проблемою). Але якщо кожен логічний затвор призводить до таких значних перепадів напруги, як ці, як я можу коли-небудь поєднувати 10 логічних воріт один за одним? Я розігрувався з багатьма значеннями резисторів, але більшість комбінацій роблять логічні ворота марними. Як налаштувати XORворота вище, щоб відповідати падінню напруги, наприклад, цього простого ANDворіт?

EDIT (відповідь на відповідь JIm Dearden)

Я багато чого навчився і не можу наголосити, наскільки я ціную вашу відповідь !!!
Малюнки дійсно зрозумілі, я впевнений, що багато людей отримають від них користь у майбутньому!

Хоча це і справді очевидно, я ніколи не зрозумів:
- NOR= NOT(з двома входами)
- OR= NOR+ NOT
- NAND= AND+NOT

"Основа все на простому інверторному контурі" справді є фокусом!
Усі логічні ворота, включаючи комбіновані ворота на зразок XOR, виходять однаковими:)

Найкращі побажання!

Я насправді це робив у школі ще в 60-х (так, я такий старий). Ми використовували їх для створення невеликого та простого «комп’ютера», здатного до складання, віднімання, множення та ділення.

Проблема у вас полягає в тому, що входи та вихідні напруги схеми затвора насправді не сумісні. Вам буде важко розширити кількість входів на ворота понад два, і цілком ймовірно, що "високий" вихід одного ворота не є досить "високим" для введення іншого.

Тоді, що ми зробили тоді, було базувати все на простому інверторному ланцюзі (або 1 вхідному NOR-вороті) і будувати з цього.

Перевага такого підходу полягає в тому, що ви можете збільшити кількість входів у ворота, додавши ще один резистор. Будь-який вхід понад 0,6 В буде працювати затвором. Я показав значення резисторів 10K і 4k7 (щоб відповідати вашій схемі), але, на відміну від попередніх схем, значення тут можна досить змінити. наприклад вхід 470K, вихід 47k, і він все ще працює добре.

Я намалював деякі основні ворота - НЕ, НОР, І, НОР, НАНД. Після того, що я намалював, я впевнений, що ви можете виготовити будь-які інші ворота, які вам потрібні.

Ви також можете вважати ці схеми корисними

І ділиться на 2 (лічильник)

Ви використовуєте NPN транзистори, щоб підтягнути вихідний затвор до 6В, але NPN-транзистори не дуже добре підтягують вузол у висоту. Випромінювач NPN не буде перевищувати приблизно 0,6 В нижче напруги на базі. Якщо ви хочете використовувати NPN-транзистори, тоді підключіть їх лише між вихідним затвором і землею за допомогою резистора на 6В. Це дозволить вам зробити ворота NAND, NOR та INV, і ви можете робити будь-яку логіку, яку ви хочете, з ними.