Hur man bygger en 8-bitars dator (2 / 18 steg)

Steg 2: En introduktion till elektronik

Innan du skapar en 8-bitars dator, det är mycket användbart att ha ett grepp i elementära egenskaperna för el- och analoga kretsar. Det finns delar på den dator som du kommer att bygga behöver analoga komponenter. Det finns många elektronik själv undervisning guider tillgängliga för en minimal kostnad som ge en snabbkurs i elektroteknik. Jag har personligen funnit Elektronik själv undervisningen Guide av Harry Kybet och Earl Boysen är en underbar bok för att hantera världen av analog elektronik.

Elektronik själv undervisningen Guide: http://www.amazon.com/Electronics-Self-Teaching-Guide-Teaching-Guides/dp/0470289619/

Gemensamma komponenter:

Motstånd - gränser nuvarande, mäts i ohm.

Kondensator - butiker ut, kan antingen vara polar eller opolära (polar vilket innebär att den måste placeras i rätt riktning att arbeta). Mätt i farads.

Diode - kan bara ström att flyta i en riktning, bryter ner på en viss spänning när den placeras i fel riktning.

Transistor - en aktuell gate som kontrolleras av en tredje pin som fungerar som medlare. Det finns många typer av transistorer, men här kommer vi att tala om den integrerade (bipolär junction transistor) som finns i två typer: NPN och PNP.

Ström, spänning och motstånd gå hand i hand i en krets. Förhållandet mellan tre kan uttryckas med Ohms lag: V = IR. Med andra ord, spänning lika med strömmen i ampere multipliceras med motståndet i ohm. Ohms lag är en av de viktigaste formlerna i elektronik och det är väl värt att veta från toppen av huvudet.

Om du vill använda Ohms lag behöver du veta motståndet av en krets. Du måste använda sin färgkod för att hitta värdet för en resistor. Resistor cologne koden bygger på det synliga spektrumet och kan memoreras i många olika mode. För dem som inte bryr sig att memorera det, finns det en uppsjö av verktyg som finns för att hjälpa dig att hitta rätt värde för ditt motstånd. För att beräkna totalt motstånd i en krets du behöver två formler för två olika konfigurationer av motstånd: serie och parallell. I serien följer en resistor annan en, medan samtidigt de arbetar vid sidan av varandra. I serien är formeln mycket enkel:

Motstånd i serie: R(total) = R(1) + R(2) +... + R(N)

Vilket innebär att du bara behöver lägga upp värdena på motstånden.

Motstånd parallellt: R(total) = 1 / {1/R(1) + 1/R(2) +... + 1/R(N)}

Ett bra verktyg att hitta motstånd från cologne koden: http://www.csgnetwork.com/resistcolcalc.html

Det är lättare att förstå formeln för motstånd parallellt om du tänker på motstånden som arbetar tillsammans som två människor arbetar tillsammans på ett projekt. Samma formel som används för word problem där du får felfrekvens som två person fungerar och du måste ta reda på hur fort deras projekt kommer att avslutas om arbetet tillsammans.

För att hitta hur mycket strömtillförsel till en viss komponent med ett visst motstånd värde vill du bara koppla in motstånd och spänning värden i Ohms lag och lösa för jag. Till exempel:

Ett ljus är en krets och och två 1K (1 000 ohm) resistorer placeras framför den parallellt. Med ett nätaggregat på 9 volt, hur mycket strömtillförsel till ljuset?
1.) beräkna R(total):
R(total) = 1 / (1/1000 + 1/1000) = 1 / (2/1000) = 1000/2 = 500 ohm
2.) beräkna aktuell med Ohms lag:
9 = jag * 500
jag = 9/500 =.018 A = 18 mA (milliampere)

Du kan också ordna motstånd i en krets att reglera spänningen. Detta kallas en spänningsavdelare och innebär två motstånd i serie. Matningsspänning på två motstånden är på deras junction. För en bättre idé, titta på bilden som jag har bifogat. I detta arrangemang är formeln för Matningsspänning:

V(out) = V(source) * R(2) / {R(1) + R(2)}

Kondensatorerna kommer att vara användbart i din dator med byggandet av klockan. Klockan är helt enkelt en krets som tänds och släcks med en konstant hastighet. Precis som resistorer har kondensatorer två formler för att hitta det totala värdet för både serie och parallell konfigurationer.

Serie: C(total) = 1 / {1/C(1) + 1/C(2) +... + 1/C(N)}

Parallell: C(total) = c.1 + C(2) +... + C(N)

Den hastighet med vilken en kondensator avgifter beror på motståndet av banan innan (eller efter om du urladdning) kondensatorn som dess kapacitans. Uttag av en kondensator mäts i tid konstanter. Det tar 5 tid konstanter till fullt ut eller ladda en kondensator. Formeln för att hitta tidskonstanten för en kondensator i sekunder är:

T(Constant) = motstånd * kapacitans

Dioder är enkel i drift och komma till hands när du bygger en dator med TTL. De tillåter endast nuvarande strömma i en riktning. När de placeras i rätt riktning är de vad som kallas framåt-partisk. När de återförs bryts de ned vid en viss spänning. När en diod arbetar mot strömmen är det omvänd partisk.

En Transistor fungerar som en ventil som drivs av ström. En integrerade har tre stift: collector, sändaren och basen. Jag ska beskriva en NPN-transistor i vilket nuvarande strömmar från samlaren att utsändaren skull enkelhet i det här steget. Den nuvarande tillämpas vid basen styr hur mycket av nuvarande flödar från samlaren till sändaren. Transistorer är idealiska för många applikationer på grund av deras förmåga att förstärka en signal. Detta beror på att den nuvarande tillämpas vid basen av transistorn kan vara betydligt mindre än den nuvarande kontrolleras. Denna vinst i nuvarande kallas den aktuella vinsten av transistor eller beta. Formeln för beta är:

Beta = Current(Collector)/Current(Base)

När en transistor är helt på sägs det vara mättad. En boolesk transistor är en som är antingen i dess mättade eller off stat och aldrig i mellan. Detta är typ av transistor som du kommer att göra med mestadels i digital elektronik. Transistorer bildar logik utfärda utegångsförbud för behövs för en dator att fungera. Detta kommer att beskrivas senare.

Nyttiga länkar:

http://en.wikipedia.org/wiki/resistor
http://en.wikipedia.org/wiki/Capacitor
http://en.wikipedia.org/wiki/Diode
http://en.wikipedia.org/wiki/transistor