Diseño de no puerta usando transistores

Un circuito integrado o IC es una combinación de muchos circuitos pequeños en un paquete pequeño que juntos realizan una tarea común. Por ejemplo, un amplificador operacional o 555 Timer IC se construye mediante una combinación de muchos transistores, flip-flops, puertas lógicas y otros circuitos digitales combinacionales. De manera similar, se puede construir un Flip-Flop usando una combinación de Puertas Lógicas y las Puertas Lógicas en sí mismas se pueden construir usando algunos Transistores.

En cada circuito integrado, el bloque básico serán las puertas lógicas cuyas salidas sean de valor alto (1) o valor bajo (0). Estas puertas lógicas vendrán bajo circuitos digitales. Hay diferentes tipos de puertas lógicas, son AND, OR, NOT, NAND, NOR gate, X-OR gate y X-NOR gate. Entre estas, AND, OR, NOT son puertas básicas, mientras que las puertas NOR y NAND se denominan puertas universales. Si bien cada puerta lógica está disponible como un paquete IC listo para usarse, también es posible construirlas usando un artículo simple. Ya hemos construido una puerta AND usando un transistor y una puerta OR usando un transistor, y en este artículo construiremos una puerta NO usando un transistor BJT. Antes de comenzar, comprendamos los conceptos básicos de la puerta NOT y los transistores con su funcionamiento.

NO lo básico y el funcionamiento de la puerta

La puerta NOT es la puerta más simple en comparación con las demás puertas lógicas digitales. El símbolo de NO puerta se muestra a continuación, junto con la tabla de verdad de NO puerta. Tiene una entrada y una salida.

La ecuación booleana NOT Gate se puede escribir como Y =, su salida será baja cuando la entrada sea alta y la salida será alta cuando la entrada sea baja.

Transistor: conceptos básicos y funcionamiento

Vamos a aprender sobre transistores ya que vamos a construir una puerta NOT usando BC547, que es un transistor NPN. Un transistor es una conexión espalda con espalda de un diodo. Un diodo es un dispositivo semiconductor, que está dopado con impurezas para convertirlo en un tipo p o en un tipo n, según los tipos de impurezas utilizadas en el dopaje. Cuando estos diodos se conectan de nuevo a la conexión trasera, forman un transistor. Dependiendo de qué dos lados estén conectados, los transistores son de dos tipos, a saber, transistor NPN y transistor PNP.

La diferencia en cuanto al circuito es que cuando se conectan los terminales de suministro, el terminal emisor del transistor PNP se conecta con el terminal positivo, y para el transistor NPN, el terminal positivo se da al terminal del colector. A partir de ahora, el tema se discutirá basándose únicamente en el transistor NPN.

Caso 1: Cuando el voltaje base es menor que el voltaje del emisor, el flujo de electrones del emisor al colector es bloqueado por la unión PN (esta corriente es una corriente eléctrica que fluye desde el terminal negativo al terminal positivo mientras que la corriente convencional fluye desde el terminal positivo al negativo terminal) ya que ahora actúa en polarización inversa.

Caso 2: Cuando el voltaje base es mayor que el voltaje del emisor (Vb> 0.6v), la unión se reduce y esto permite el flujo de corriente desde el terminal del emisor al terminal del colector. El transistor debe funcionar en una región de saturación, ya que proporcionan una caída de voltaje baja en la región de saturación.

Diagrama de circuito

El circuito para NO puerta que usa un transistor se da a continuación. El circuito fue diseñado y simulado utilizando el software Proteus.

Tomé el voltaje de suministro como 9V y quiero enviar 9mA al led, así que usé 100 ohmios para limitar la corriente. Esta misma corriente tiene que fluir en el transistor I _c = 9mA. La hfe del transistor es 100, por lo que el valor de I _b debe ser 0.09mA. Como I _b es 0.09mA, el valor de la resistencia base debe ser de 10k ohmios.

La figura siguiente muestra el flujo de corriente en ambos casos.

Caso 1:-

Cuando el interruptor está apagado, la corriente a la base es cero y el transistor actúa como circuito abierto debido a que la corriente fluye en la dirección del LED y el LED comienza a brillar.

Caso 2: -

Cuando el interruptor está en el estado ENCENDIDO, la corriente a la base comienza a fluir, y esto hace que el transistor actúe como un cortocircuito, y a medida que la corriente elija la resistencia más baja, que ahora es proporcionada por el transistor fluirá en esa ruta y LED se apagará.

Por lo tanto, ambos casos tienen las mismas entradas y salidas siguiendo la tabla de verdad de la puerta NOT. Por lo tanto, hemos construido una puerta NOT lógica usando un transistor. Espero que hayas entendido el tutorial y hayas disfrutado aprendiendo algo nuevo. El funcionamiento completo de la configuración se puede encontrar en el video a continuación. Si tiene alguna pregunta, déjela en la sección de comentarios a continuación o use nuestros foros para otras preguntas técnicas.