Практическая часть пособия. Глава 2. Начинаем собирать схему.2.3. Логические элементы на основе биполярных транзисторов.

Данное пособие подойдёт для студентов первых курсов, обучающихся по направлению "Электроника" и смежных с ним специальностей, а также для начинающих радиолюбителей и схемотехников.

В пособии будет представлена необходимая базовая теория и практические задачи для её закрепления.

Ссылки на полное оглавление пособия, на предыдущую на следующую главы.

Приятного чтения!

2.3.1. Логическое «НЕ»-Инвертор

Рис.2.3.1.1. Схема логического инвертора, выполненного на npn биполярном транзисторе.

Принцип работы данной схемы очень прост: при подаче на вход схемы (т.е. на базу транзистора) сигнала низкого уровня (логического «0») транзистор будет заперт, то есть ток через него идти не будет, но на выходе схемы будет сигнал высокого уровня (логическая «1», т.е напряжение источника питания). Почему так происходит?

Как вы знаете из школьного курса физики, электрический ток течёт в сторону наименьшего сопротивления. Как Мы с вами знаем, «закрытый» биполярный транзистор обладает большим сопротивлением (порядка сотни кОм). В связи с этим большая часть тока пойдёт не на вывод эмиттера, а сразу на выход схемы. Резисторы R1 и R3 – номиналом в 1 кОм, R2 можно брать в пределах 300-500 Ом.

Чтобы убедиться в правильности работы данной схемы поставьте на её выходе светодиод. Светодиод подключаете точно так же, как в схеме демонстрации работы биполярного npn транзистора: сначала провод/перемычку выхода схемы инвертора подводите к аноду светодиода, затем к катоду подключаете один из выводов резистора (1кОма будет достаточно), другой его вывод соединяете с «-» источника питания. Вот и всё, Ваша схема готова к работе! Подключая вывод базы транзистора к «+» питания Вы его таким образом «откроете», однако, светодиод гореть не будет, поскольку у «открытого» биполярного транзистора очень низкое сопротивления (порядка сотни Ом), и большая часть тока потечёт через него на «-» питания, а небольшого тока на выходе будет недостаточно для работы светодиода.

Рис.2.3.1.2. Графическое изображение аппаратурного аналога логической схемы «НЕ».

2.3.2. Логическое «И»

Рис.2.3.2.1. Схема логического элемента «И», выполненного на npn биполярном транзисторе (слева) и графическое изображение его аппаратурного аналога (справа).

Главная особенность данной схемы – это последовательное соединение биполярных транзисторов (в случае npn коллектор верхнего транзистора соединён с эмиттером нижнего транзистора). Для демонстрации работы данной схемы также подключите светодиод, как в предыдущей схеме. Сопротивление на выводе коллектора второго транзистора берите номиналом в 100 Ом. Управление схемы осуществляется через подключение выводов «базы» транзисторов к «+» питания схемы. Замечание: добавьте токоограничивающий резистор перед эмиттером верхнего биполярного транзистора, чтобы не вывести его из строя.

2.3.3. Логическое «ИЛИ»

Рис.2.3.3.1. Схема логического элемента «или», выполненного на npn биполярных транзисторах (слева) и графическое изображение его аппаратурного аналога (справа).

Особенность данной схемы – параллельное соединение биполярных транзисторов – то есть когда на эмиттеры обоих транзисторов сразу подаём «+» питания. Резистора на 1 кОм вполне хватит для данной схемы. Управление схемы осуществляется через подключение выводов «базы» транзисторов к «+» питания схемы. Замечание: добавьте токоограничивающий резистор перед эмиттером верхнего биполярного транзистора, чтобы не вывести его из строя.

Важно: все вышеприведённые схемы были выполнены на маломощных биполярных транзисторах типа BC337 (npn) и BC556 (pnp). Их даташиты Вы можете самостоятельно найти в интернете.