Conception d'une porte et à l'aide de transistors

Comme beaucoup d'entre nous le savent, un circuit intégré ou un circuit intégré est une combinaison de nombreux petits circuits dans un petit boîtier qui, ensemble, accomplit une tâche commune. Comme un amplificateur opérationnel ou 555 Timer IC est construit par combinaison de nombreux transistors, bascules, portes logiques et autres circuits numériques combinatoires. De même, une bascule peut être construite en utilisant une combinaison de portes logiques et les portes logiques elles-mêmes peuvent être construites en utilisant quelques transistors.

Les portes logiques sont les bases de nombreux circuits électroniques numériques. Des bascules basiques aux microcontrôleurs Les portes logiques constituent le principe sous-jacent sur la façon dont les bits sont stockés et traités. Ils indiquent la relation entre chaque entrée et sortie d'un système en utilisant une logique Arthmétique. Il existe de nombreux types de portes logiques et chacune d'elles a une logique différente qui peut être utilisée à des fins différentes. Mais cet article se concentrera sur la porte ET, car plus tard, nous construirons une porte ET en utilisant un circuit à transistor BJT. Excitant non? Commençons.

AND Logic Gate

La porte logique ET est une porte logique en forme de D avec deux entrées et une seule sortie, où la forme D entre l'entrée et la sortie est le circuit logique. La relation entre les valeurs d'entrée et de sortie peut être expliquée à l'aide du tableau de vérité de la porte ET présenté ci-dessous.

La sortie des équations peut être facilement expliquée à l'aide de l' équation booléenne AND Gate, qui est Q = A x B ou Q = AB. Par conséquent, pour une porte ET, la sortie est HAUTE uniquement lorsque les deux entrées sont HAUTES.

Transistor

Un transistor est un dispositif semi-conducteur à trois bornes qui peut être connecté à un circuit externe. Le dispositif peut être utilisé comme interrupteur et également comme amplificateur pour changer les valeurs ou contrôler le passage d'un signal électrique.

Pour construire une porte logique ET à l'aide d'un transistor, nous utiliserions des transistors BJT qui peuvent être classés en deux types: PNP et NPN - Transistors à jonction bipolaire. Le symbole de circuit pour chacun d'eux peut être vu ci-dessous.

Cet article vous expliquera comment construire un circuit AND Gate à l'aide d'un transistor. La logique d'une porte ET est déjà expliquée ci-dessus et pour construire une porte ET à l'aide d'un transistor, nous suivrons la même table de vérité que celle indiquée ci-dessus.

Schéma de circuit et composants requis

La liste des composants nécessaires pour construire une porte ET à l'aide d'un transistor NPN est répertoriée comme suit:

1. Deux transistors NPN. (Vous pouvez également utiliser le transistor PNP si disponible)
2. Deux résistances 10KΩ et une résistance 4-5KΩ.
3. Une LED (diode électroluminescente) pour vérifier la sortie.
4. Une planche à pain.
5. Une alimentation + 5V.
6. Deux boutons PUSH.
7. Connexion des fils.

Le circuit représente à la fois les entrées A et B pour la porte ET et la sortie, Q qui a également une alimentation + 5V au collecteur du premier transistor qui est connecté en série au deuxième transistor et une LED est connectée à la borne d'émetteur de le deuxième transistor. Les entrées A et B sont connectées respectivement à la borne de base du transistor 1 et du transistor 2 et la sortie Q va à la borne positive LED. Le diagramme ci-dessous représente le circuit expliqué ci-dessus pour construire une porte ET à l'aide d'un transistor NPN.

Les transistors utilisés dans ce didacticiel sont des transistors NPN BC547 et ont été ajoutés avec tous les composants mentionnés ci-dessus dans le circuit, comme indiqué ci-dessous.

Si vous n'avez pas les boutons poussoirs avec vous, vous pouvez également utiliser des fils comme interrupteur en les ajoutant ou en les supprimant chaque fois que nécessaire (au lieu d'appuyer sur l'interrupteur). La même chose pourrait être vue dans la vidéo où j'utiliserais les fils comme interrupteur connecté à la borne de base pour les deux transistors.

Le même circuit lorsqu'il est construit en utilisant les composants matériels mentionnés ci-dessus, le circuit ressemblerait à quelque chose comme dans l'image ci-dessous.

Fonctionnement et porte à l'aide d'un transistor

Ici, nous utiliserons le transistor comme interrupteur et ainsi, lorsqu'une tension est appliquée à travers une borne de collecteur du transistor NPN, la tension n'atteint la jonction d'émetteur que lorsque la jonction de base a une alimentation en tension entre 0V et la tension du collecteur.

De même, le circuit ci-dessus ferait briller la LED, c'est-à-dire que la sortie est 1 (High) uniquement lorsque les deux entrées sont 1 (High), c'est-à-dire lorsqu'il y a une alimentation en tension à la borne de base des deux transistors. Cela signifie qu'il y aura un chemin de courant en ligne droite de VCC (alimentation + 5V) à la LED et plus loin à la terre. Reposez-vous dans tous les cas, la sortie sera 0 (Low) et la LED sera éteinte. Tout cela peut être expliqué plus en détail en comprenant chaque cas un par un.

Cas 1: lorsque les deux entrées sont nulles - A = 0 & B = 0.

Lorsque les deux entrées A et B sont à 0, vous n'avez pas besoin d'appuyer sur l'un des boutons poussoirs dans ce cas. Si vous n'utilisez pas les boutons-poussoirs, retirez les fils connectés, les boutons-poussoirs et la borne de base des deux transistors. Donc, nous avons les deux entrées A et B comme 0 et maintenant nous devons vérifier la sortie, qui devrait également être 0 selon la table de vérité de la porte ET.

Or, lorsqu'une tension est fournie à travers la borne de collecteur du transistor 1, l'émetteur ne reçoit aucune entrée car la valeur de la borne de base est 0. De même, l'émetteur du transistor 1 qui est connecté au collecteur du transistor 2, ne fournit aucune le courant ou la tension et également la valeur de borne de base du transistor 2 est 0. Ainsi, l' émetteur du 2 ^ème transistor délivre la valeur 0 et en conséquence, la LED serait éteinte.

Cas 2: lorsque les entrées sont - A = 0 & B = 1.

Dans le second cas, lorsque les entrées sont A = 0 et B = 1, le circuit a la première entrée comme 0 (bas) et la deuxième entrée comme 1 (haut) à la base des transistors 1 et 2, respectivement. Maintenant, lorsqu'une alimentation 5V est passée au collecteur du premier transistor, alors il n'y a pas de changement de déphasage du transistor puisque la borne de base a 0 entrée. Ce qui passe la valeur 0 à l'émetteur et l'émetteur du premier transistor est connecté au collecteur du deuxième transistor en série, donc la valeur 0 entre dans le collecteur du deuxième transistor.

Or, le deuxième transistor a une valeur élevée dans la base, il permettrait donc à la même valeur reçue dans le collecteur de passer à l'émetteur. Mais comme la valeur est 0 dans la borne de collecteur du deuxième transistor, c'est pourquoi l'émetteur sera également 0 et la LED connectée à l'émetteur ne brillerait pas.

Cas 3: Lorsque les entrées sont - A = 1 & B = 0.

Ici, l'entrée est 1 (haute) pour la première base de transistor et basse pour la deuxième base de transistor. Ainsi, le chemin du courant commencera de l'alimentation 5V au collecteur du deuxième transistor en passant par le collecteur et l'émetteur du premier transistor puisque la valeur de borne de base est élevée pour le premier transistor.

Mais dans le deuxième transistor, la valeur de la borne de base est 0 et ainsi, aucun courant ne passe du collecteur à l'émetteur du deuxième transistor et par conséquent, la led serait toujours éteinte uniquement.

Cas 4: Lorsque les deux entrées sont une - A = 1 & B = 1.

Le dernier cas et ici les deux entrées sont supposées être hautes qui sont connectées aux bornes de base des deux transistors. Cela signifie qu'à chaque fois qu'un courant ou une tension traverse le collecteur des deux transistors, la base atteint sa saturation et le transistor est conducteur.

En expliquant pratiquement, lorsqu'une alimentation + 5V est fournie à la borne de collecteur du transistor 1 et que la borne de base est saturée alors, la borne d'émetteur recevrait une sortie élevée puisque le transistor est polarisé en direct. Cette sortie élevée à l'émetteur va directement au collecteur du 2 ^ème transistor via une connexion en série. Maintenant, de même au deuxième transistor, l'entrée au collecteur est haute et dans ce cas, la borne de base est également haute, ce qui signifie que le deuxième transistor est également dans un état saturé et que l'entrée haute passerait du collecteur à l'émetteur. Cette sortie élevée à l'émetteur va à la LED qui allume la LED.

Par conséquent, les quatre cas ont les mêmes entrées et sorties que la porte logique ET réelle. Ainsi, nous avons construit une porte logique ET en utilisant un transistor. J'espère que vous avez compris le didacticiel et que vous avez aimé apprendre quelque chose de nouveau. Le fonctionnement complet de l'installation peut être trouvé dans la vidéo ci-dessous. Dans notre prochain didacticiel, nous allons également apprendre à construire une porte OU en utilisant un transistor et une porte NON avec un transistor. Si vous avez des questions, laissez-les dans la section des commentaires ci-dessous ou utilisez nos forums pour d'autres questions techniques.