Um circuito integrado ou IC é uma combinação de muitos pequenos circuitos em um pequeno pacote que, juntos, executam uma tarefa comum. Por exemplo, um amplificador operacional ou 555 Timer IC é construído por uma combinação de muitos transistores, flip-flops, portas lógicas e outros circuitos digitais combinacionais. Da mesma forma, um flip-flop pode ser construído usando uma combinação de portas lógicas e as portas lógicas em si podem ser construídas usando alguns transistores.
Em cada CI, o bloco básico serão as portas lógicas cujas saídas são de valor alto (1) ou baixo (0). Essas portas lógicas virão em circuitos digitais. Existem diferentes tipos de portas lógicas, elas são AND, OR, NOT, NAND, porta NOR, porta X-OR e porta X-NOR. Entre estes, AND, OR, NOT são portas básicas, enquanto as portas NOR e NAND são chamadas de portas universais. Embora cada porta lógica esteja disponível como um pacote IC pronto para ser usado, também é possível construí-las usando um artigo simples. Já construímos uma porta AND usando transistor e uma porta OR usando transistor, em seguida, neste artigo iremos construir uma porta NOT usando o transistor BJT. Antes de começar, vamos entender os fundamentos do NOT gate e transistores com seu funcionamento.
NOT Gate Basics and Working
A porta NOT é a porta mais simples quando comparada às portas lógicas digitais restantes. O símbolo da porta NOT é mostrado abaixo, junto com a tabela de verdade da porta NOT. Possui uma entrada e uma saída.
A equação booleana NOT Gate pode ser escrita como Y =, sua saída será baixa quando a entrada for alta e a saída será alta quando a entrada for baixa.
Transistor - Noções Básicas e Funcionando
Vamos aprender sobre transistores, pois vamos construir uma porta NOT usando BC547, que é um transistor NPN. Um transistor é uma conexão back to back de um diodo. Um diodo é um dispositivo semicondutor, que é dopado com impurezas para torná-lo um tipo p ou tipo n, dependendo dos tipos de impurezas usados no doping. Quando esses diodos são conectados de volta à conexão traseira, eles formam um transistor. Dependendo de quais dois lados estão conectados, os transistores são de dois tipos, a saber: Transistor NPN e Transistor PNP.
A diferença em termos de circuito é que ao conectar os terminais de alimentação, o terminal emissor do transistor PNP é conectado ao terminal positivo, e para o transistor NPN, o terminal positivo é fornecido ao terminal coletor. A partir de agora, o assunto será discutido com base apenas no transistor NPN.
Caso 1: quando a tensão de base é menor que a tensão do emissor, o fluxo de elétrons do emissor para o coletor é bloqueado pela junção PN (esta corrente é a corrente elétrica que flui do terminal negativo para o terminal positivo, enquanto a corrente convencional flui do terminal positivo para o negativo terminal), pois agora está agindo em polarização reversa.
Caso 2: Quando a tensão de base é maior que a tensão do emissor (Vb> 0,6v), a junção fica reduzida, e isso permite o fluxo de corrente do terminal emissor para o terminal coletor. O transistor deve funcionar em uma região de saturação, pois eles fornecem uma baixa queda de tensão na região de saturação.
Diagrama de circuito
O circuito para NOT gate usando um transistor é fornecido abaixo. O circuito foi projetado e simulado usando o software Proteus.
Considerei a tensão de alimentação de 9V e quero enviar 9mA para o led, então usei 100 ohms para limitar a corrente. Esta mesma corrente deve fluir no transistor I c = 9mA. O hfe do transistor é 100, então o valor I b deve ser 0,09mA. Como o I b é 0,09 mA, o valor do resistor básico deve ser de 10k ohms.
A figura abaixo mostra o fluxo de corrente em ambos os casos.
Caso 1:-
Quando a chave está desligada, a corrente para a base é zero e o transistor atua como circuito aberto devido a esses fluxos de corrente na direção do LED e o led começa a brilhar.
Caso 2: -
Quando a chave está no estado ON, a corrente para a base começa a fluir, e isso faz com que o transistor atue como curto-circuito, e como a corrente escolha a resistência mais baixa, que agora é fornecida pelo transistor irá fluir naquele caminho e LED será DESLIGADO.
Portanto, ambos os casos têm as mesmas entradas e saídas seguindo a tabela verdade da porta NOT. Assim, construímos uma porta NOT Logic usando um transistor. Espero que você tenha entendido o tutorial e gostado de aprender algo novo. O funcionamento completo da configuração pode ser encontrado no vídeo abaixo. Se você tiver alguma dúvida, deixe-a na seção de comentários abaixo ou use nossos fóruns para outras questões técnicas.