Ένα ολοκληρωμένο κύκλωμα ή IC είναι ένας συνδυασμός πολλών μικρών κυκλωμάτων σε ένα μικρό πακέτο που μαζί εκτελεί μια κοινή εργασία. Για παράδειγμα, ένας λειτουργικός ενισχυτής ή 555 Timer IC είναι κατασκευασμένος από ένα συνδυασμό πολλών τρανζίστορ, Flip-Flops, Logic Gates και άλλων συνδυαστικών ψηφιακών κυκλωμάτων. Παρομοίως, ένα Flip-Flop μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας έναν συνδυασμό Logic Gates και το ίδιο το Logic Gates μπορεί να κατασκευαστεί χρησιμοποιώντας μερικά τρανζίστορ.
Σε κάθε IC, το βασικό μπλοκ θα είναι οι λογικές πύλες των οποίων οι έξοδοι είναι είτε υψηλές (1) είτε χαμηλές τιμές (0). Αυτές οι λογικές πύλες θα βρίσκονται κάτω από ψηφιακά κυκλώματα. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι λογικών πυλών, είναι οι πύλες AND, OR, NOT, NAND, NOR, X-OR και X-NOR. Μεταξύ αυτών, AND, OR, NOT είναι βασικές πύλες, ενώ οι πύλες NOR και NAND ονομάζονται καθολικές πύλες. Ενώ κάθε λογική πύλη είναι διαθέσιμη ως πακέτο IC έτοιμο για χρήση, είναι επίσης δυνατό να δημιουργηθεί χρησιμοποιώντας ένα απλό άρθρο. Έχουμε ήδη δημιουργήσει μια πύλη AND χρησιμοποιώντας το τρανζίστορ και μια πύλη OR χρησιμοποιώντας το τρανζίστορ ακολουθώντας ότι σε αυτό το άρθρο θα δημιουργήσουμε πύλη ΟΧΙ χρησιμοποιώντας το τρανζίστορ BJT. Πριν ξεκινήσουμε, ας καταλάβουμε τα βασικά του NOT πύλης και των τρανζίστορ με τη λειτουργία τους.
ΟΧΙ Βασικά στοιχεία και λειτουργία
Η πύλη NOT είναι η απλούστερη πύλη σε σύγκριση με τις υπόλοιπες πύλες ψηφιακής λογικής. Το σύμβολο NOT πύλης εμφανίζεται παρακάτω, μαζί με τον πίνακα αλήθειας της πύλης NOT. Έχει μία είσοδο και μία έξοδο.
Η εξίσωση NOT Gate Boolean μπορεί να γραφτεί ως Y =, η έξοδος της θα είναι χαμηλή όταν η είσοδος είναι υψηλή και η έξοδος θα είναι υψηλή όταν η είσοδος είναι χαμηλή.
Τρανζίστορ - Βασικά στοιχεία και εργασία
Θα μάθουμε για τα τρανζίστορ καθώς πρόκειται να δημιουργήσουμε μια πύλη NOT χρησιμοποιώντας το BC547, το οποίο είναι ένα τρανζίστορ NPN. Ένα τρανζίστορ είναι μια πλάτη με πλάτη σύνδεση μιας διόδου. Η δίοδος είναι μια συσκευή ημιαγωγών, η οποία προσβάλλεται με ακαθαρσίες για να την κάνει είτε p-type είτε n-type ανάλογα με τους τύπους ακαθαρσιών που χρησιμοποιούνται στο ντόπινγκ. Όταν αυτές οι δίοδοι συνδέονται στην πίσω με την πίσω σύνδεση, σχηματίζουν ένα τρανζίστορ. Ανάλογα με το ποιες είναι οι δύο πλευρές συνδεδεμένες, τα τρανζίστορ είναι δύο τύπων, δηλαδή NPN Transistor και PNP Transistor.
Η διαφορά στο κύκλωμα είναι ότι κατά τη σύνδεση των ακροδεκτών τροφοδοσίας, ο ακροδέκτης εκπομπής τρανζίστορ PNP συνδέεται με το θετικό τερματικό και για το τρανζίστορ NPN, το θετικό τερματικό δίνεται στο τερματικό συλλέκτη. Από τώρα και στο εξής, το θέμα θα συζητηθεί με βάση μόνο το τρανζίστορ NPN.
Περίπτωση 1: Όταν η τάση βάσης είναι μικρότερη από την τάση του πομπού, η ροή των ηλεκτρονίων από τον πομπό στον συλλέκτη εμποδίζεται από τη σύνδεση PN (το ρεύμα αυτό είναι ηλεκτρικό ρεύμα που ρέει από αρνητικό τερματικό σε θετικό τερματικό ενώ το ρεύμα σύμβασης ρέει από θετικό τερματικό σε αρνητικό τερματικό) καθώς ενεργεί τώρα με αντίστροφη προκατάληψη.
Περίπτωση 2: Όταν η τάση βάσης είναι μεγαλύτερη από την τάση του πομπού (Vb> 0,6v), η διασταύρωση μειώνεται και αυτό επιτρέπει τη ροή του ρεύματος από τον ακροδέκτη του πομπού στον ακροδέκτη του συλλέκτη. Το τρανζίστορ πρέπει να λειτουργεί σε περιοχή κορεσμού καθώς παρέχουν πτώση χαμηλής τάσης στην περιοχή κορεσμού.
Διάγραμμα κυκλώματος
Το κύκλωμα για την πύλη NOT χρησιμοποιώντας τρανζίστορ δίνεται παρακάτω. Το κύκλωμα σχεδιάστηκε και προσομοιώθηκε χρησιμοποιώντας το λογισμικό Proteus.
Πήρα την τάση τροφοδοσίας ως 9V και θέλω να στείλω 9mA στο led, οπότε χρησιμοποίησα 100 ohms για να περιορίσω το ρεύμα. Αυτό το ίδιο ρεύμα πρέπει να ρέει στο τρανζίστορ I c = 9mA. Το hfe του τρανζίστορ είναι 100, οπότε η τιμή b πρέπει να είναι 0,09mA. Καθώς το I b είναι 0,09mA, η τιμή της βασικής αντίστασης πρέπει να είναι 10k ohms.
Το παρακάτω σχήμα δείχνει τη ροή του ρεύματος και στις δύο περιπτώσεις.
Περίπτωση 1: -
Όταν ο διακόπτης είναι σε κατάσταση απενεργοποίησης, το ρεύμα προς τη βάση είναι μηδέν και το τρανζίστορ λειτουργεί ως ανοιχτό κύκλωμα λόγω αυτών των ροών ρεύματος στην κατεύθυνση LED και το led αρχίζει να ανάβει.
Περίπτωση 2: -
Όταν ο διακόπτης βρίσκεται στην κατάσταση ON, το ρεύμα προς τη βάση αρχίζει να ρέει και αυτό κάνει το τρανζίστορ να λειτουργεί ως βραχυκύκλωμα και καθώς το ρεύμα επιλέγει τη χαμηλότερη αντίσταση, η οποία παρέχεται τώρα από το τρανζίστορ θα ρέει σε αυτή τη διαδρομή και LED θα απενεργοποιηθεί.
Ως εκ τούτου, και οι δύο περιπτώσεις έχουν τις ίδιες εισόδους και εξόδους ακολουθώντας τον πίνακα αλήθειας της πύλης ΔΕΝ. Έτσι, έχουμε δημιουργήσει μια πύλη NOT Logic χρησιμοποιώντας ένα τρανζίστορ. Ελπίζω να καταλάβατε το σεμινάριο και να απολαύσατε να μάθετε κάτι νέο. Η πλήρης λειτουργία της ρύθμισης βρίσκεται στο παρακάτω βίντεο. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις αφήστε τις στην παρακάτω ενότητα σχολίων ή χρησιμοποιήστε τα φόρουμ μας για άλλες τεχνικές ερωτήσεις.