Dissenyant no portes mitjançant transistors

Un circuit integrat o IC és una combinació de molts circuits petits en un paquet petit que junts realitzen una tasca comuna. Per exemple, un amplificador operacional o un temporitzador 555 IC es crea mitjançant una combinació de molts transistors, xancles, portes lògiques i altres circuits digitals combinatius. De la mateixa manera, es pot construir un Flip-Flop mitjançant una combinació de Logic Gates i les mateixes Logic Gates es poden construir utilitzant uns quants transistors.

A totes les CI, el bloc bàsic serà les portes lògiques les sortides de les quals siguin altes (1) o baixes (0). Aquestes portes lògiques passaran per circuits digitals. Hi ha diferents tipus de portes lògiques: són les portes AND, OR, NOT, NAND, NOR, X-OR i X-NOR. Entre aquests, AND, OR, NOT són portes bàsiques, mentre que les portes NOR i NAND s’anomenen portes universals. Tot i que cada porta lògica està disponible com a paquet IC a punt per utilitzar-se, també és possible crear-les mitjançant un article senzill. Ja hem construït una porta AND mitjançant transistor i una porta OR amb transistor després que en aquest article no construirem una porta amb transistor BJT. Abans de començar, entenem els conceptes bàsics de la porta NO i els transistors amb el seu funcionament.

NO Funcionament i funcions bàsiques de la porta

NOT gate és la porta més senzilla en comparació amb les portes lògiques digitals restants. A continuació es mostra el símbol NOT gate, juntament amb la taula de veritat NOT gate. Té una entrada i una sortida.

L' equació booleana NOT Gate es pot escriure com Y =, la seva sortida serà baixa quan l'entrada serà alta i la sortida serà alta quan l'entrada serà baixa.

Transistor - Fonaments bàsics i funcionament

Coneixerem els transistors, ja que construirem una porta NO mitjançant BC547, que és un transistor NPN. Un transistor és una connexió esquena amb esquena d’un díode. Un díode és un dispositiu semiconductor, que es dopa amb impureses per convertir-lo en tipus p o n segons els tipus d’impureses que s’utilitzen en el dopatge. Quan aquests díodes es connecten de nou a la connexió posterior, formen un transistor. Depenent de quins dos costats estiguin connectats, els transistors són de dos tipus: transistor NPN i transistor PNP.

La diferència pel que fa al circuit és que quan es connecten els terminals de subministrament, el terminal emissor del transistor PNP es connecta amb el terminal positiu i, per al transistor NPN, el terminal positiu es dóna al terminal del col·lector. A partir d’ara, el tema es discutirà basant-se només en el transistor NPN.

Cas 1: quan la tensió de base és inferior a la tensió de l’emissor, el flux d’electrons de l’emissor al col·lector queda bloquejat per la unió PN (aquest corrent és el corrent elèctric que flueix de terminal negatiu a terminal positiu mentre que el corrent convencional flueix de terminal positiu a negatiu terminal) ja que ara actua en polarització inversa.

Cas 2: quan la tensió base és superior a la tensió de l’emissor (Vb> 0,6v), la unió es redueix i això permet el flux de corrent des del terminal de l’emissor fins al terminal del col·lector. El transistor ha de funcionar en una regió de saturació, ja que proporciona una baixa caiguda de tensió a la regió de saturació.

Esquema de connexions

A continuació es mostra el circuit de la porta NO mitjançant un transistor. El circuit es va dissenyar i simular mitjançant el programari Proteus.

Vaig agafar la tensió de subministrament com a 9V i vull enviar 9mA al led, de manera que he utilitzat 100 ohms per limitar el corrent. Aquest mateix corrent ha de fluir al transistor I _c = 9mA. El valor hfe del transistor és de 100, de manera que el valor I _b hauria de ser de 0,09 mA. Com el I _b és 0.09mA, el valor de resistència de base ha de ser de 10k ohms.

La figura següent mostra el flux de corrent en ambdós casos.

Cas 1: -

Quan l'interruptor està en estat apagat, el corrent a la base és zero i el transistor actua com a circuit obert a causa d'aquests corrents de flux en la direcció del LED i el led comença a brillar.

Cas 2: -

Quan l’interruptor està en estat ON, el corrent cap a la base comença a fluir i això fa que el transistor actuï com a curtcircuit i, a mesura que el corrent triï la resistència més baixa, que ara proporciona el transistor, fluirà per aquest camí i el LED es desactivarà.

Per tant, tots dos casos tenen les mateixes entrades i sortides seguint la taula de veritat NOT gate. Per tant, hem construït una porta NO lògica mitjançant un transistor. Espero que hàgiu entès el tutorial i us hagi agradat aprendre alguna cosa nova. El funcionament complet de la configuració es troba al vídeo següent. Si teniu alguna pregunta, deixeu-los a la secció de comentaris o utilitzeu els nostres fòrums per a altres qüestions tècniques.