Как объединить несколько транзисторных логических вентилей без гигантского падения напряжения?

В продолжение моего предыдущего вопроса: Значения резисторов в логических элементах транзистора

Я breadboarded всех распространенных типов транзисторов логических элементов:
XNOR, NAND, INV, NOR, XOR, ANDи OR.
Два желтых провода ввода Aи B. Белый провод является входом инвертора.

Ввод A=0+ B=0+ inv=0дает:

Ввод A=0+ B=1+ inv=0дает:

Ввод A=1+ B=0+ inv=0дает:

Ввод A=1+ B=1+ inv=1дает:

Вся логика работает отлично, но падение напряжения значительно отличается между воротами. Например, XORворота создается из AND, NANDи ORворота , и каждый транзистор увеличивает падение напряжения. Светодиод едва горит!

Моя цель - построить 4-битный калькулятор из транзисторов (с использованием CMOS-чипов я не сталкивался с этой проблемой). Но если каждый логический элемент приводит к значительному падению напряжения, как это, как я могу объединить 10 логических элементов друг с другом? Я играл со многими значениями резисторов, но большинство комбинаций делают логические элементы бесполезными. Как настроить XORзатвор выше, чтобы соответствовать падению напряжения, например, в этом простом ANDзатворе?

РЕДАКТИРОВАТЬ (ответ на ответ JIm Dearden)

Я многому научился и не могу не подчеркнуть, насколько я ценю ваш ответ !!!
Чертежи действительно четкие, я уверен, что многие люди получат от них пользу в будущем!

Хотя это действительно очевидно, я так и не понял:
- NOR= NOT(с двумя входами)
- OR= NOR+ NOT
- NAND= AND+NOT

«Все основано на простой схеме инвертора» действительно делает свое дело!
Все логические вентили, включая комбинированные вентили XOR, выдают одинаковые:)

С наилучшими пожеланиями!

Я действительно делал это в школе еще в 60-х (да, я такой старый). Мы использовали их для создания небольшого и простого «компьютера», способного к сложению, вычитанию, умножению и делению.

Проблема в том, что используемые вами входные и выходные напряжения схемы затвора не совсем совместимы. Вам было бы трудно расширить количество входов в шлюзе больше двух, и вполне вероятно, что «высокий» выход одного шлюза не достаточно «высок» для входа другого.

В то время мы делали все на простой инверторной схеме (или 1 входном логическом элементе NOR) и строили из этого.

Преимущество этого подхода заключается в том, что вы можете увеличить количество входов в затвор, добавив еще один резистор. Любой вход свыше 0,6 В будет управлять воротами. Я показал значения резисторов 10 кОм и 4 кОм (в соответствии с вашей схемой), но в отличие от ваших предыдущих схем, значения здесь могут быть значительно изменены. например, ввод 470К, вывод 47К, и он все еще работает нормально.

Я вытащил некоторые из основных ворот - НЕ, НОР, И, НОР, НАНД. Следуя тому, что я нарисовал, я уверен, что вы можете изготовить любые другие ворота, которые вам нужны.

Вы также можете найти эти схемы полезными

И делим на 2 (счетчик)

Вы используете NPN-транзисторы, чтобы поднять мощность на выходе затвора до 6 В, но NPN-транзисторы не очень хороши в том, чтобы тянуть узел высоко. Излучатель NPN не будет подниматься выше, чем примерно на 0,6 В ниже напряжения на базе. Если вы хотите использовать NPN-транзисторы, подключайте их только между выходом затвора и землей с подтягивающим резистором до 6 В. Это позволит вам создавать вентили NAND, NOR и INV, и вы сможете создавать с ними любую логику.