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Aplicaciones I: Switches
Una de las aplicaciones más fundamentales de un transistor es usarlo para controlar el flujo de energía a otra parte del circuito using como un interruptor eléctrico. Al conducirlo en modo de corte o saturación, el transistor puede crear el efecto de encendido/apagado binario de un interruptor.,
Los interruptores de Transistor son bloques críticos de construcción de circuitos; se usan para hacer puertas lógicas, que luego crean microcontroladores, microprocesadores y otros circuitos integrados. A continuación se muestran algunos circuitos de ejemplo.
Interruptor de Transistor
veamos el circuito de interruptor de transistor más fundamental: un interruptor NPN. Aquí usamos una NPN para controlar un LED de alta potencia:
nuestra entrada de control fluye hacia la base, la salida está atada al colector y el emisor se mantiene a un voltaje fijo.,
mientras que un interruptor normal requeriría un actuador para ser volteado físicamente, este interruptor es controlado por el voltaje en el perno de base. Un pin de E/S de microcontrolador, como los de un Arduino, se puede programar para ir alto o bajo para encender o apagar el LED.
Cuando el voltaje en la base es mayor que 0.6 V (o cualquiera que sea el VTH de su transistor), el transistor comienza a saturarse y parece un cortocircuito entre el colector y el emisor. Cuando el voltaje en la base es inferior a 0.,6V el transistor está en modo de corte no No fluye corriente porque parece un circuito abierto entre C y E.
el circuito anterior se llama un interruptor de lado bajo, porque el interruptor our nuestro transistor is Está en el lado bajo (tierra) del circuito. Alternativamente, podemos usar un transistor PNP para crear un interruptor de lado alto:
Similar al circuito NPN, la base es nuestra entrada y el emisor está atado a un voltaje constante. Esta vez, sin embargo, el emisor está atado alto, y la carga está conectada al transistor en el lado de tierra.,
Este circuito funciona tan bien como el interruptor basado en NPN, pero hay una gran diferencia: para activar la carga, la base debe ser baja. Esto puede causar complicaciones, especialmente si el alto voltaje de la carga (VCC siendo 12V conectando al emisor VE en esta imagen) es más alto que el alto voltaje de nuestra entrada de control. Por ejemplo, este circuito no funcionaría si estuviera tratando de usar un Arduino de 5V para apagar un motor de 12v. En ese caso, sería imposible apagar el interruptor porque VB (conexión al pin de control) siempre sería menor que VE .
¡resistencias Base!,
notará que cada uno de esos circuitos utiliza una resistencia en serie entre la entrada de control y la base del transistor. No se olvide de añadir esta resistencia! Un transistor sin una resistencia en la base es como un LED sin resistencia limitadora de corriente.
recuerde que, en cierto modo, un transistor es solo un par de diodos interconectados. Estamos orientando el diodo emisor base para encender la carga. El diodo solo necesita 0.6 V para encenderse, más voltaje que eso significa más corriente. Algunos transistores solo pueden ser clasificados para un máximo de 10-100mA de corriente para fluir a través de ellos., Si usted suministra una corriente sobre el grado máximo, el transistor podría explotar.
la resistencia en serie entre nuestra fuente de control y la base limita la corriente en la base. El nodo emisor base puede obtener su caída de voltaje feliz de 0.6 V, y la resistencia puede soltar el voltaje restante. El valor de la resistencia, y el voltaje a través de ella, establecerá la corriente.
la resistencia debe ser lo suficientemente grande para limitar efectivamente la corriente, pero lo suficientemente pequeña para alimentar la corriente base suficiente., 1mA a 10mA generalmente será suficiente, pero verifique la hoja de datos de su transistor para asegurarse.
Lógica Digital
Los transistores se pueden combinar para crear todas nuestras puertas lógicas fundamentales: y, o, y no.
(Nota: En estos días los MOSFETS son más propensos a ser utilizados para crear puertas lógicas que los BJT. Los MOSFET son más eficientes en energía, lo que los convierte en la mejor opción.)
Inverter
Aquí hay un circuito de transistor que implementa un inversor, o no una puerta:
Aquí un alto voltaje en la base encenderá el transistor, que conectará efectivamente el colector al emisor. Dado que el emisor está conectado directamente a tierra, el colector también lo estará (aunque será ligeramente más alto, en algún lugar alrededor de VCE(sat) ~ 0.05-0.2 V). Si la entrada es baja, por otro lado, el transistor se ve como un circuito abierto, y la salida se tira hacia arriba a VCC
(esto es en realidad una configuración fundamental del transistor llamado emisor común. Más sobre eso más adelante.,)
y Gate
Aquí hay un par de transistores utilizados para crear una entrada 2 y gate:
si cualquiera de los transistores está apagado, entonces la salida en el colector del segundo transistor se bajará. Si ambos transistores están «encendidos» (las bases son altas), entonces la salida del circuito también es alta.
o puerta
y, finalmente, aquí hay una puerta o puerta de 2 entradas:
en este circuito, si uno (o ambos) A O B son altos, ese transistor respectivo se encenderá y tirará de la salida alta. Si ambos transistores están apagados, entonces la salida se baja a través de la resistencia.
H-Bridge
un puente H es un circuito basado en transistores capaz de conducir motores en sentido horario y antihorario. Es un circuito increíblemente popular the la fuerza impulsora detrás de innumerables robots que deben ser capaces de moverse tanto hacia adelante como hacia atrás.,
fundamentalmente, un puente H es una combinación de cuatro transistores con dos líneas de entrada y dos salidas:
(Nota: generalmente hay un poco más en un puente H bien diseñado que incluye diodos flyback, resistencias base y disparadores Schmidt.)
si ambas entradas son del mismo voltaje, las salidas al motor serán del mismo voltaje, y el motor no podrá girar. Pero si las dos entradas son opuestas, el motor girará en una dirección u otra.,»>
Oscillators
An oscillator is a circuit that produces a periodic signal that swings between a high and low voltage., Los osciladores se utilizan en todo tipo de circuitos: desde el simple parpadeo de un LED hasta la producción de una señal de reloj para conducir un microcontrolador. Hay muchas formas de crear un circuito oscilador, incluidos cristales de cuarzo, amplificadores operativos y, por supuesto, transistores.
Aquí hay un ejemplo de circuito oscilante, que llamamos un multivibrador astable. Mediante el uso de retroalimentación podemos utilizar un par de transistores para crear dos complementando, señales oscilantes.
Aparte de los dos transistores, los condensadores son la verdadera clave de este circuito., Las tapas se cargan y descargan alternativamente, lo que hace que los dos transistores se enciendan y apaguen alternativamente.
analizar el funcionamiento de este circuito es un excelente estudio en el funcionamiento tanto de tapas como de transistores. Para empezar, supongamos que C1 está completamente cargado (almacenando un voltaje de aproximadamente VCC), C2 está descargado, Q1 está encendido y Q2 está apagado. Esto es lo que sucede después de eso:
- si Q1 está encendido, entonces la placa izquierda de C1 (en el esquema) está conectada a aproximadamente 0V. esto permitirá que C1 se descargue a través del colector de Q1.,
- mientras C1 está descargando, C2 carga rápidamente a través de la resistencia de menor valor R R4.
- Una vez que C1 se descarga completamente, su placa derecha se arrastrará hasta aproximadamente 0.6 V, que se encenderá Q2.
- En este punto hemos intercambiado Estados: C1 se descarga, C2 se carga, Q1 está apagado y Q2 está encendido. Ahora hacemos el mismo baile al revés.
- Q2 estar activado permite que C2 se descargue a través del colector de Q2.
- Mientras Q1 está apagado, C1 puede cargar, relativamente rápidamente a través de R1.
- Una vez que C2 se descarga completamente, Q1 se volverá a activar y estamos de vuelta en el estado en el que empezamos.,
puede ser difícil envolver su cabeza alrededor. Puedes encontrar otra excelente demo de este circuito aquí.
seleccionando valores específicos para C1, C2, R2 y R3 (y manteniendo R1 y R4 relativamente bajos), podemos establecer la velocidad de nuestro circuito multivibrador:
así, con los valores para tapas y resistencias establecidos en 10µF y 47kω respectivamente, nuestra frecuencia del oscilador es de aproximadamente 1.5 Hz. Eso significa que cada LED parpadeará aproximadamente 1,5 veces por segundo.
como probablemente ya se puede ver, hay toneladas de circuitos por ahí que hacen uso de transistores., Pero apenas hemos arañado la superficie. Estos ejemplos muestran principalmente cómo el transistor se puede usar en los modos de saturación y corte como un interruptor, pero ¿qué pasa con la amplificación? Tiempo para más ejemplos!