Il "divario" tra la comprensione dei transistor e la loro applicazione in circuiti reali

Come funzionano? Sono alle superiori e ho elettronica come materia. Sono davvero interessato a capire questo e anche a studiare elettronica al college. Ma ora questo sembra un sogno lontano con la mia debole comprensione di "come funzionano i transistor" e delle loro "applicazioni reali nei circuiti". Ho letto numerose guide online e dopo averle finite, mi sembra di averne imparato gran parte, ma quando inizio a studiare il TTL NOT gate (IC 7404) e alcuni altri (come 7402, 7400) che fa parte dei miei corsi e che si basa sul funzionamento dei transistor, non ottengo nulla! A volte l'emettitore viene utilizzato come input, a volte viene utilizzato come output e sento che alcune delle frasi nel testo (sul funzionamento dei circuiti integrati) contraddicono ciò che ho imparato in altre guide. Mi sento lì

Qualcuno può indicare alcuni articoli che riempirebbero questo vuoto e mi illuminerebbero?

Aggiornamento: Mi piacerebbe conoscere il loro lavoro nei circuiti applicativi. Per quanto riguarda la "profondità di comprensione", so quale ruolo svolgono elettroni e lacune nel funzionamento del transistor.

Acquista questo libro The Art of Electronics di Horowitz and Hill (2a edizione).

Costa $ US20 (che è un vero affare). È a Nuova Delhi e ne hanno un certo numero. Se non puoi permetterti di acquistare la 1050 Rupee da diversi amici per comprarlo insieme, questo è il miglior libro sull'argomento che troverai.

• The Art of Electronics (Second Edition)
  (ISBN: 0521689171)
  Paul Horowitz, Winfield Hill
  Libreria: BookVistas (New Delhi, DEL, India)
  Valutazione libreria:
  Quantità:> 20

ATTENZIONE "Ce ne sono molti anche pubblicizzati in India. Di solito costano lo stesso o più di quello che ho raccomandato e non sono gli stessi. Abbi cura di te. Questo è il manuale dello studente associato di Horowitz e Hayes. Se puoi permetterti di acquistare uno di questi COME BENE lo fa, ma prima procurati il ​​libro di testo corretto. Copia della cartella di lavoro qui per Rs484, inclusa la spedizione in India.

Vuoi la teoria di come funzionano i transistor a livello di semiconduttori? O solo roba pratica per l'applicazione? Se è il primo, non ho molto da raccomandare lì ... è roba terribilmente complicata, e presumibilmente richiede almeno una certa conoscenza della Meccanica Quantistica per comprendere appieno. Ma in termini di semplice utilizzo dei transistor, ho trovato il libro Make: Electronics - Learn By Discovery per avere una buona introduzione.

http://www.makershed.com/product_p/9780596153748.htm

Oltre a ciò, condividerò questi punti dalla mia esperienza personale: pensa a un transistor come a un interruttore, in cui la resistenza tra due delle "gambe" (collettore ed emettitore, OR drain e source nel caso di un MOSFET) può essere variato in base a un segnale applicato all'altra gamba (base, porta OR nel caso di un MOSFET). La gente dice che i transistor "amplificano" un segnale, e questo è fuorviante per la comprensione intuitiva di alcune persone. Amplificano il segnale alla base / gate, nel senso che la base / gate controlla la corrente che scorre attraverso le altre due gambe, ma in primo luogo deve essere fornita alimentazione da qualche parte. Cioè, non producono magicamente corrente (o tensione).

Soooo ... se hai, ad esempio, un alimentatore 12VDC, con un cavo che va dall'alimentatore, al collettore di un transistor, e quindi un cavo dall'emettitore a un carico, e quindi a terra ... un segnale più piccolo (a, diciamo, 5VDC) controlla la corrente al carico. Quindi, in un certo senso, puoi dire che quel segnale più piccolo è stato amplificato.

Altre volte, non ti interessa davvero alcun senso di "amplificazione". Volete semplicemente accendere o spegnere qualcosa, in modo da poter implementare la logica binaria. Quindi, se pensi a "off" come un binario "0" (o "false") e "on" come un binario "1" (o "true") puoi capire come i transistor possono implementare qualsiasi bit arbitrario di logica digitale .

Quando inizi a parlare di circuiti integrati come il 7400, 7402, 7404, ecc., Considerali come solo fasci preconfezionati di transistor che implementano un po 'di logica particolare, che puoi usare come blocco modulare. Potresti collegare un cancello NAND, ad esempio, a mano con un paio di transistor. Ma l'utilizzo di un gate NAND serie 7400 è più semplice perché è già stato progettato per tale scopo. I circuiti integrati sempre più sofisticati presentano sempre più transistor per implementare funzioni più complesse.

I transistor, quando utilizzati nei circuiti digitali, funzionano come interruttori elettronici. E con gli switch, possiamo creare porte logiche.

Dai un'occhiata al diagramma seguente:

Se chiamiamo + V _DD "ON" e terra / 0 "OFF", quindi quando l'interruttore è chiuso, l'uscita è OFF; e quando l'interruttore è aperto, l'uscita è ON. Se (come con i transistor, come vedremo tra un minuto) chiamiamo un interruttore chiuso ON, allora questo circuito è un inverter: quando l'ingresso è ON, l'uscita è OFF e viceversa.

Se aggiungiamo un secondo input in serie, ora abbiamo un gate NAND:

Poiché è noto che tutti i circuiti logici possono essere costruiti utilizzando solo porte NAND , ora abbiamo la possibilità di costruire qualsiasi circuito logico.

Ecco come sarebbero i circuiti equivalenti usando i transistor:

Il fatto che i computer essenzialmente non richiedano altro che semplici interruttori spiega come esistessero i computer prima dei transistor : possono essere costruiti utilizzando tubi a vuoto , relè o persino normali interruttori fisici.

In effetti, puoi persino costruire un computer funzionante con redstone o nani ;)

KPL, capisco perfettamente la tua frustrazione. Sembra che il problema che stai incontrando sia la questione di ciò che sta accadendo all'interno del materiale del transistor stesso. Ricorda che un singolo transistor è semplicemente un interruttore che si accende e si spegne in risposta alla presenza di tensione sul suo "terzo" ingresso. Una tensione lì provoca la chiusura dell'interruttore. La mancanza di una tensione provoca l'apertura dell'interruttore. C'è anche un transistor che è normalmente chiuso e si apre solo quando è presente una tensione - questo è un gate NOT. Tutte le altre porte (AND, OR, ecc.) Sono costituite da più transistor. Mi scuso se questa risposta è troppo semplicistica ma senza vedere quello che stai studiando ho iniziato in fondo. Puoi rivedere la tua domanda per restringere l'area che crea confusione e vedremo se possiamo affrontarla più direttamente.

Inoltre, è fondamentale capire che esistono due tipi (NPN e PNP) che si comportano diversamente. Raddrizza la differenza tra i due e ciò potrebbe essere di grande aiuto.

Sebbene sembrino semplici e costituiscano l'elemento base per quasi tutti i circuiti elettronici, la teoria e l'uso dei transistor possono diventare piuttosto complessi.
Tuttavia, una volta apprese alcune regole di base, puoi dimenticare i punti più fini per la maggior parte dei circuiti.
Consiglierei di prendere " The Art of Electronics " (piuttosto vecchio ma un classico) e di avanzare lentamente nei primi capitoli, che sono dedicati alla teoria dei transistor, ai diversi tipi di transistor e alle loro applicazioni. È scritto molto bene e offre molti buoni esempi.
Ci sono un sacco di cose sul web, sappi che insieme alle cose buone ci sono molte cose non così buone. Quando inizi, è bene avere fiducia che puoi fidarti di ciò che stai leggendo.
Del materiale online All About Circuits sembra abbastanza buono dalla piccola quantità che ho visto.
Ti consiglierei di procurarti qualche buon libro, una breadboard / stripboard, alcuni transistor NPN / PNP e iniziare a sperimentare.
SPICE può essere usato per simulare circuiti, LTSpice è un buon strumento gratuito. Attento a fare molto affidamento su di esso, cerca di elaborare te stesso la teoria e di costruire effettivamente i circuiti.

Presumo che tu non stia cercando di imparare i concetti di logica digitale e i circuiti a transistor allo stesso tempo. Una volta imparati separatamente, è molto utile sapere che un'uscita digitale di '0' o '1' è ottenuta da due transistor che agiscono in modo coordinato come quando uno è "acceso" l'altro è "spento". Ciò consente all'uscita di essere "pilotata" dall'alimentazione a 5 V quando il transistor superiore è "acceso" mentre il transistor inferiore è "spento", oppure consente all'uscita di "tirare" a terra dal transistor inferiore nel caso opposto. La parte più complessa del circuito è necessaria per assicurarsi che i transistor di uscita siano accesi e spenti il ​​più rapidamente possibile senza sovrapporre i loro tempi di "accensione" o "spegnimento".

Se si ha accesso ad alcune parti elettroniche e apparecchiature di prova di base, consiglierei di costruire il circuito '04 a pagina quattro di questa scheda tecnica http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls04.pdf . Ecco un'ulteriore spiegazione basata sul circuito '04 dalla pagina sopra.

Il singolo transistor nel mezzo del circuito che alimenta lo stadio di uscita a due transistor viene utilizzato per assicurarsi che i due transistor di uscita siano sempre accesi o spenti uno di fronte all'altro. Quando il transistor di mezzo è "spento", il transistor di uscita inferiore viene "spento", mentre quello superiore viene "acceso" con conseguente uscita logica "1". Il contrario si verifica quando il transistor centrale è "acceso", ma è un po 'più difficile capire perché. In sostanza, quando il transistor centrale è "acceso", entrambe le basi dei transistor di uscita sono collegate tra loro e sono abbastanza in alto da accendere il transistor in basso, ma non abbastanza in alto da accendere quello in alto, a causa della tensione extra cade nel diodo di uscita e nel transistor inferiore. L'output è quindi su una logica "0".

La parte più complicata del circuito è il transistor di ingresso che hai descritto come "A volte l'emettitore viene utilizzato come ingresso". In questo caso, se nulla è collegato all'ingresso (o se 5V è applicato all'ingresso), il transistor di ingresso sarà "spento" e l'intero nodo del transistor di ingresso sarà al livello VCC (5v), causando il transistor di mezzo per attivare "on", il transistor superiore per disattivare "off" e il transistor inferiore per attivare "on" con conseguente uscita a terra a bassa impedenza o livello logico '0'.

Se l'ingresso è collegato a terra, il transistor di ingresso si accenderà perché la corrente attraverso la resistenza 4k è collegata alla sua base. Ciò tira a terra la base del transistor medio, causando lo "spegnimento" del transistore medio, l'attivazione "del transistor superiore" e lo "spegnimento" del transistor inferiore, con conseguente uscita del percorso a bassa impedenza verso VCC o livello logico '1'.