Eine integrierte Schaltung oder ein IC ist eine Kombination vieler kleiner Schaltungen in einem kleinen Gehäuse, die zusammen eine gemeinsame Aufgabe ausführen. Beispielsweise wird ein Operationsverstärker oder ein 555-Timer-IC aus einer Kombination vieler Transistoren, Flip-Flops, Logikgatter und anderer kombinatorischer digitaler Schaltungen aufgebaut. In ähnlicher Weise kann ein Flip-Flop unter Verwendung einer Kombination von Logikgattern erstellt werden, und die Logikgatter selbst können unter Verwendung einiger Transistoren erstellt werden.
In jedem IC sind die Basisgatter die Logikgatter, deren Ausgänge entweder hoch (1) oder niedrig (0) sind. Diese Logikgatter fallen unter digitale Schaltungen. Es gibt verschiedene Arten von Logikgattern: AND, OR, NOT, NAND, NOR-Gatter, X-OR-Gatter und X-NOR-Gatter. Unter diesen sind AND, OR, NOT grundlegende Gatter, während NOR- und NAND-Gatter als universelle Gatter bezeichnet werden. Während jedes Logikgatter als gebrauchsfertiges IC-Paket verfügbar ist, ist es auch möglich, sie mit einem einfachen Artikel zu erstellen. Wir haben bereits ein UND-Gatter mit Transistor und ein ODER- Gatter mit Transistor gebaut. Anschließend werden wir in diesem Artikel ein NICHT-Gatter mit BJT-Transistor bauen. Bevor wir beginnen, wollen wir die Grundlagen von NICHT-Gate und Transistoren mit ihrer Funktionsweise verstehen.
NICHT Gate-Grundlagen und Arbeiten
Das NOT-Gatter ist im Vergleich zu den verbleibenden digitalen Logikgattern das einfachste Gatter. Das NOT-Gate-Symbol wird unten zusammen mit der NOT-Gate-Wahrheitstabelle angezeigt. Es hat einen Eingang und einen Ausgang.
Die NOT-Gate-Boolesche Gleichung kann als Y = geschrieben werden. Ihr Ausgang ist niedrig, wenn der Eingang hoch ist, und der Ausgang ist hoch, wenn der Eingang niedrig ist.
Transistor - Grundlagen und Arbeiten
Wir werden etwas über Transistoren lernen, wenn wir mit BC547, einem NPN-Transistor, ein NOT-Gatter bauen. Ein Transistor ist eine Back-to-Back-Verbindung einer Diode. Eine Diode ist eine Halbleitervorrichtung, die mit Verunreinigungen dotiert ist, um sie je nach Art der beim Dotieren verwendeten Verunreinigungen entweder vom p-Typ oder vom n-Typ zu machen. Wenn diese Dioden wieder an die Rückverbindung angeschlossen werden, bilden sie einen Transistor. Abhängig davon, welche beiden Seiten verbunden sind, gibt es zwei Arten von Transistoren, nämlich NPN-Transistor und PNP-Transistor.
Der Unterschied in Bezug auf die Schaltung besteht darin, dass beim Verbinden der Versorgungsklemmen der Emitteranschluss des PNP-Transistors mit dem positiven Anschluss verbunden ist und beim NPN-Transistor der positive Anschluss dem Kollektoranschluss zugewiesen wird. Von nun an wird das Thema nur noch anhand des NPN-Transistors diskutiert.
Fall 1: Wenn die Basisspannung kleiner als die Emitterspannung ist, wird der Elektronenfluss vom Emitter zum Kollektor durch den PN-Übergang blockiert (dieser Strom ist elektrischer Strom, der vom negativen zum positiven Anschluss fließt, während der Konventionsstrom vom positiven zum negativen Anschluss fließt Terminal), da es jetzt in Sperrrichtung wirkt.
Fall 2: Wenn die Basisspannung größer als die Emitterspannung ist (Vb> 0,6 V), wird der Übergang reduziert, und dies ermöglicht den Stromfluss vom Emitteranschluss zum Kollektoranschluss. Der Transistor muss in einem Sättigungsbereich arbeiten, da er im Sättigungsbereich einen geringen Spannungsabfall liefert.
Schaltplan
Die Schaltung für das NICHT-Gatter unter Verwendung eines Transistors ist unten angegeben. Die Schaltung wurde mit der Proteus-Software entworfen und simuliert.
Ich habe die Versorgungsspannung als 9 V angenommen und möchte 9 mA an die LED senden, also habe ich 100 Ohm verwendet, um den Strom zu begrenzen. Der gleiche Strom muss im Transistor I c = 9 mA fließen. Die hfe des Transistors beträgt 100, daher sollte der I b -Wert 0,09 mA betragen. Da I b 0,09 mA beträgt, sollte der Basiswiderstandswert 10 kOhm betragen.
Die folgende Abbildung zeigt den Stromfluss in beiden Fällen.
Fall 1:-
Wenn der Schalter ausgeschaltet ist, ist der Strom zur Basis Null und der Transistor wirkt aufgrund dieser Stromflüsse in LED-Richtung als offener Stromkreis und die LED beginnt zu leuchten.
Fall 2: -
Wenn sich der Schalter im EIN-Zustand befindet, beginnt der Strom zur Basis zu fließen, und dies bewirkt, dass der Transistor als Kurzschluss wirkt und wenn der Strom den niedrigsten Widerstand wählt, der jetzt vom Transistor bereitgestellt wird, fließt er in diesem Pfad und in der LED wird ausgeschaltet.
Daher haben beide Fälle die gleichen Ein- und Ausgänge, die der NOT-Gate-Wahrheitstabelle folgen. Daher haben wir ein NOT Logic Gate unter Verwendung eines Transistors gebaut. Ich hoffe, Sie haben das Tutorial verstanden und es genossen, etwas Neues zu lernen. Die vollständige Funktionsweise des Setups finden Sie im folgenden Video. Wenn Sie Fragen haben, lassen Sie diese im Kommentarbereich unten oder nutzen Sie unsere Foren für andere technische Fragen.