¿Cómo combinar múltiples puertas lógicas de transistores sin una caída de voltaje gigantesca?

En seguimiento a mi pregunta anterior: valores de resistencia en puertas lógicas de transistores

He breadboarded todos los tipos comunes de puertas lógicas transistor:
XNOR, NAND, INV, NOR, XOR, ANDy OR.
Los dos cables amarillos son de entrada Ay B. El cable blanco es la entrada del inversor.

Entrada A=0+ B=0+ inv=0da:

Entrada A=0+ B=1+ inv=0da:

Entrada A=1+ B=0+ inv=0da:

Entrada A=1+ B=1+ inv=1da:

Toda lógica funciona a la perfección, pero la caída de voltaje difiere significativamente entre las puertas. Por ejemplo, la XORpuerta se crea a partir AND, NANDy ORpuertas y cada transistor aumenta la caída de tensión. ¡El LED apenas se ilumina!

Mi objetivo es construir una calculadora de 4 bits a partir de transistores (usando chips CMOS no encontré este problema). Pero si cada puerta lógica resulta en caídas de tensión significativas como estas, ¿cómo puedo combinar 10 puertas lógicas una detrás de la otra? He jugado con muchos valores de resistencia, pero la mayoría de las combinaciones hacen que las puertas lógicas sean inútiles. ¿Cómo ajustar la XORpuerta de arriba para que coincida con la caída de voltaje en, por ejemplo, esta ANDpuerta simple ?

EDITAR (respuesta a respuesta de JIm Dearden)

¡Aprendí mucho y no puedo insistir lo suficiente en cuánto aprecio tu respuesta!
Los dibujos son muy claros, ¡estoy seguro de que muchas personas se beneficiarán de ellos en el futuro!

Aunque realmente obvio, nunca me di cuenta:
- NOR= NOT(con dos entradas)
- OR= NOR+ NOT
- NAND= AND+NOT

¡El "basar todo en un circuito inversor simple" es realmente el truco!
Todas las puertas lógicas, incluidas las puertas combinadas como XOR, producen la misma:)

¡Los mejores deseos!

Realmente hice esto en la escuela en los años 60 (sí, soy tan viejo). Los usamos para construir una 'computadora' pequeña y simple capaz de sumar, restar, multiplicar y dividir.

El problema que tiene es que las entradas y los voltajes de salida del circuito de compuerta que está utilizando no son realmente compatibles. Le resultará difícil ampliar el número de entradas en una puerta más allá de dos y es bastante probable que la salida 'alta' de una puerta no sea lo suficientemente 'alta' para la entrada de otra.

Lo que hicimos entonces fue basar todo en un circuito inversor simple (o 1 puerta NOR de entrada) y construir a partir de eso.

La ventaja de este enfoque es que puede aumentar la cantidad de entradas a la puerta agregando otra resistencia. Cualquier entrada de más de 0.6V operará la puerta. He mostrado valores de resistencia de 10K y 4k7 (para que coincida con su circuito), pero a diferencia de sus circuitos anteriores, los valores aquí pueden alterarse considerablemente. por ejemplo, entrada 470K, salida 47k y todavía funciona bien.

He dibujado algunas de las puertas básicas: NO, NOR, AND, NOR, NAND. Siguiendo lo que he dibujado, estoy seguro de que puedes producir cualquier otra puerta que necesites.

También puede encontrar estos circuitos útiles

Y una división por 2 (contador)

Está utilizando transistores NPN para aumentar la salida de la puerta hasta 6 V, pero los transistores NPN no son muy buenos para elevar un nodo. El emisor del NPN no irá más allá de aproximadamente 0.6V por debajo del voltaje en la base. Si desea usar transistores NPN, solo conéctelos entre la salida de la puerta y la tierra con una resistencia pullup a 6V. Esto le permitirá hacer compuertas NAND, NOR e INV y podrá hacer cualquier tipo de lógica que desee con ellas.