Come combinare più porte logiche a transistor senza gigantesche cadute di tensione?

In seguito alla mia domanda precedente: valori dei resistori nelle porte logiche dei transistor

Ho breadboarded tutti i comuni tipi di porte logiche transistor:
XNOR, NAND, INV, NOR, XOR, ANDe OR.
I due fili gialli sono in ingresso Ae B. Il filo bianco è l'ingresso dell'inverter.

Input A=0+ B=0+ inv=0fornisce:

Input A=0+ B=1+ inv=0fornisce:

Input A=1+ B=0+ inv=0fornisce:

Input A=1+ B=1+ inv=1fornisce:

Tutta la logica funziona perfettamente, ma la caduta di tensione differisce significativamente tra le porte. Ad esempio, il XORgate è creato da AND, NANDe ORcancelli e ogni transistor aumenta la caduta di tensione. Il LED si accende a malapena!

Il mio obiettivo è quello di costruire un calcolatore a 4 bit dai transistor (usando i chip CMOS non ho riscontrato questo problema). Ma se ogni gate logico si traduce in significative cadute di tensione come queste, come posso mai combinare 10 gate logici uno dietro l'altro? Ho giocato con molti valori di resistenza, ma la maggior parte delle combinazioni rende inutili le porte logiche. Come regolare il XORgate sopra per abbinare la caduta di tensione, ad esempio in questo semplice ANDgate?

EDIT (risposta alla risposta di JIm Dearden)

Ho imparato molto e non posso sottolineare abbastanza quanto apprezzo la tua risposta !!!
I disegni sono davvero chiari, sono sicuro che molte persone ne trarranno beneficio in futuro!

Sebbene sia davvero ovvio, non ho mai realizzato:
- NOR= NOT(con due ingressi)
- OR= NOR+ NOT
- NAND= AND+NOT

"Basare tutto su un semplice circuito inverter" fa davvero il trucco!
Tutte le porte logiche, comprese le porte combinate come XOR, hanno lo stesso output:)

Auguri!

In realtà l'ho fatto a scuola negli anni '60 (sì, sono così vecchio). Li abbiamo usati per costruire un piccolo e semplice "computer" capace di addizione, sottrazione, moltiplicazione e divisione.

Il problema che hai è che gli ingressi e le tensioni di uscita del circuito gate che stai utilizzando non sono realmente compatibili. Troverebbe difficile espandere il numero di ingressi su un gate oltre i due ed è abbastanza probabile che l'output "alto" di un gate non sia abbastanza "alto" per l'ingresso di un altro.

Ciò che abbiamo fatto allora era basare tutto su un semplice circuito inverter (o 1 ingresso NOR gate) e costruire da quello.

Il vantaggio di questo approccio è che è possibile aumentare il numero di ingressi al gate aggiungendo un altro resistore. Qualsiasi ingresso superiore a 0,6 V farà funzionare il gate. Ho mostrato valori di resistenza di 10K e 4k7 (per abbinare il tuo circuito) ma a differenza dei tuoi circuiti precedenti, i valori qui possono essere modificati abbastanza considerevolmente. ad es. input 470K, output 47k e funziona ancora bene.

Ho disegnato alcune delle porte di base: NOT, NOR, AND, NOR, NAND. Seguendo quello che ho disegnato, sono certo che puoi produrre qualsiasi altro cancello di cui hai bisogno.

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E una divisione per 2 (contatore)

Stai usando transistor NPN per portare l'uscita del gate fino a 6V, ma i transistor NPN non sono molto bravi a tirare in alto un nodo. L'emettitore dell'NPN non supererà di circa 0,6 V la tensione alla base. Se si desidera utilizzare transistor NPN, collegarli solo tra l'uscita del gate e la terra con una resistenza di pullup a 6V. Ciò ti consentirà di creare porte NAND, NOR e INV e di creare qualsiasi tipo di logica tu voglia con quelle.