Hice un prototipo de AND , OR , NAND y NOR compuertas lógicas (esquema de abajo) utilizando:
- 2N2222 transistores
- 10K resistencias
- 4.7K resistencias
¿Puede alguien explicar (o proporcionar un enlace que explique) por qué 10k y 4.7K ¿se utilizan resistencias?
Estoy seguro de que este tema ya se ha tratado antes, pero no puedo encontrar ninguna información relevante, probablemente por haber buscado en Google las palabras clave equivocadas...
¿Por qué 4k7 y 10k?
Cuando se diseñan circuitos no críticos, como estas puertas lógicas de resistencias-transistores, se seleccionan valores para las resistencias que se sabe que son tipos comunes en lugar de calcular un valor específico. La selección proviene de la experiencia: sabes que esto funcionará, ya que señalas que otros valores también funcionarían.
En primer lugar, se trata de un transistor de propósito general de pequeña señal, por lo que habrá un rango de corriente que puede pasar con seguridad a través de él, (Ic). Supongamos que decidir para limitar este rango de corriente a entre 1mA y 50mA . Esto significa que para una alimentación de 6V la resistencia puede tener un valor entre 6k (para 1mA) y 120R (para 50mA).
Una resistencia de 4k7 limita la corriente a cerca de 1,3mA - un valor cercano al extremo inferior de nuestro rango de corriente (bajo requerimiento de energía/disipación) y por lo tanto sería considerado como un valor adecuado. 5K6 puede ser una mejor opción.
Una vez fijado este valor de resistencia, buscamos un valor adecuado para la resistencia de entrada. La ganancia de corriente de un transistor de señal de propósito general va a estar en el rango de 50 - 300. Supongamos el peor caso y tomemos 50. Entonces, para una corriente de 1,3 mA necesitaremos al menos 26 microamperios (.026mA)
El peor caso para la entrada es este circuito.
La entrada A tiene que estar cerca de la línea de 6V para obtener cualquier corriente en la base del transistor superior. El valor de 10k producirá una caída de tensión de 0,26V a 0,026mA. Un valor más bajo produciría una caída menor pero también significaría una mayor corriente de base en las otras configuraciones. Una vez más se convierte en un compromiso entre demasiado o demasiado poco. El valor de 10k se encuentra en la "zona de los ricitos de oro" y es justo el adecuado.
Las resistencias son necesarias para evitar que fluya una corriente infinita. ¿Qué hace este circuito?
simular este circuito - Esquema creado con CircuitLab
(pista: no es muy diferente de este circuito)
¿Cuánta corriente fluye? Mucho . Se trata de un transistor NPN, llamado así porque está construido con un sándwich de semiconductores dopados con N, P y N. Es decir, son dos diodos espalda con espalda que comparten un cátodo (un diodo es sólo una unión PN). La unión base-emisor es exactamente un diodo, y por eso tiene una flecha. La unión base-colector también es un diodo, y la única diferencia es que la construcción asimétrica del BJT significa que no obtendrás un transistor muy bueno si intentas utilizarlo al revés.
Como cualquier diodo, la corriente que fluye en el diodo base-emisor, una vez polarizado hacia delante (unos 0,65V para cualquier unión de silicio) está limitada únicamente por la resistencia interna del diodo 1 y la resistencia de los cables. Esta es la misma razón por la que se necesita una resistencia u otro dispositivo limitador de corriente cuando se conduce un LED desde una fuente de tensión.
Del mismo modo, considere lo que sucede aquí:
Pista: no es muy diferente de esto:
( \$0.2V\$ siendo la tensión colector-emisor de un BJT típico en saturación, y la corriente de base lo suficientemente pequeña como para ser despreciable).
De nuevo, se obtiene humo. Las resistencias están ahí para limitar la corriente a través del transistor.
1: se trata de una aproximación de primer orden. En realidad, la relación tensión-corriente para un diodo ideal, sin resistencia interna, es una función exponencial, pero en algún momento, la corriente se dispara tan rápidamente para cualquier aumento de la tensión que la corriente bien podría ser infinita.
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