"Розрив" між розумінням транзисторів та їх застосуванням у реальних схемах

Як вони навіть працюють? Я в старшому середньому навчальному році, і електроніка є предметом. Мені дуже цікаво зрозуміти це і зайнятись електронікою в коледжі. Але зараз це здається далеким сном з моїм слабким розумінням того, як працюють транзистори та їх "фактичне застосування в схемах". Я прочитав численні посібники в Інтернеті, і закінчивши їх, я відчуваю, що я дізнався більшу частину цього, але коли я починаю вивчати ворота TTL NOT (IC 7404) та деякі інші, (наприклад, 7402, 7400), які є частиною моєї курсової роботи, яка заснована на роботі транзисторів, я нічого не отримую! Іноді емітер використовується як вхід, іноді він використовується як вихід, і я вважаю, що деякі пропозиції в тексті (про роботу ІМС) суперечать тому, що я дізнався в інших посібниках. Я відчуваю себе там '

Чи хтось може, будь ласка, вказати на деякі статті, які заповнили б цю прогалину та просвітили мене?

Оновлення: я хотів би дізнатися про їх роботу в схемах додатків. Про «глибину розуміння» я знаю, яку роль відіграють електрони та дірки в роботі транзистора.

Купіть цю книгу «Мистецтво електроніки» Горовіца та Хілла (2-е видання).

Це коштувало 20 доларів США (що є ціною). Це в Нью-Делі, і їх є ряд. Якщо ви не можете дозволити собі 1050 рупій, придбайте кілька друзів, щоб придбати їх разом, це найкраща книга з цього питання, яку ви знайдете.

• Мистецтво електроніки (друге видання)
  (ISBN: 0521689171)
  Хоровіц, Вінфілд Хілл
  Bookseller: BookVistas (Нью - Делі, DEL, Індія)
  книготорговців Рейтинг:
  Доступне кількість:> 20

ПОПЕРЕДЖЕННЯ "У Індії їх розміщується дуже багато . Вони коштують зазвичай такі ж або більше, ніж те, що я рекомендував, і не є однаковими. Будьте уважні. Це посібник для студентів Горовіца та Хейса. Якщо ви можете дозволити собі придбати Одне з них БУДЕ так, але спочатку отримайте відповідний підручник. Копія робочої книги тут на Rs484, включаючи поштові відправлення в Індії.

Чи хочете ви теорії того, як транзистори працюють на напівпровідниковому рівні? Або просто практичні речі для застосування? Якщо це колишній, я не маю багато що рекомендувати там ... це жахливо складні речі, і, мабуть, потрібні хоча б деякі знання з квантової механіки, щоб повністю зрозуміти. Але з точки зору простого використання транзисторів, я знайшов книгу Make: Electronics - Learn By Discovery мати приємне вступ.

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

Крім того, я просто поділюся цими моментами з власного досвіду: Подумайте про транзистор як про перемикач, де опір між двома "ніжками" (колектором і випромінювачем, АБО стіканням та джерелом у випадку MOSFET) може змінюватись на основі сигналу, поданого до іншої ноги (база, АБО ворота у випадку MOSFET). Люди кажуть, що транзистори "посилюють" сигнал, і це вводить в оману інтуїтивне розуміння людей. Вони підсилюють сигнал на базу / ворота в тому сенсі, що база / затвор управляє струмом, що протікає через інші дві ноги, але в першу чергу потрібно подавати живлення звідкись. Тобто вони не магічно виробляють струм (або напругу).

Soooo ... якщо у вас, наприклад, джерело живлення 12В постійного струму, з відведенням від джерела живлення, до колектора транзистора, а потім відвід випромінювача до навантаження, а потім заземлення ... менший сигнал (при скажімо, 5VDC) керує струмом до навантаження. Тож у певному сенсі можна сказати, що той менший сигнал був посилений.

В іншому випадку вас не дуже цікавить будь-яке відчуття "посилення". Вам просто потрібно щось увімкнути або вимкнути, щоб ви могли реалізувати бінарну логіку. Тож якщо ви вважаєте, що "вимкнено" як двійкове "0" (або "помилкове"), а "увімкнено" як бінарне "1" (або "істинне"), ви можете розробити, як транзистори можуть реалізувати будь-який довільний біт цифрової логіки .

Коли ви починаєте говорити про такі ІМС, як 7400, 7402, 7404 і т.д., вважайте їх як лише упаковані пакети транзисторів, що реалізують певну логіку, яку ви можете використовувати як модульний будівельний блок. Ви можете підключити ворота NAND, наприклад, вручну з парою транзисторів. Але використовувати NAND ворота серії 7400 простіше, оскільки він вже побудований для цієї мети. Прогресивно більш досконалі ІС мають все більше транзисторів для реалізації більш складних функцій.

Трансистери, використовувані в цифрових схемах, працюють як електронні комутатори. І за допомогою перемикачів ми можемо створити логічні ворота.

Погляньте на наступну схему:

Якщо ми називаємо + V _DD "ON" і землю / 0 "OFF", тоді, коли перемикач закритий, вихід вимкнений; а коли перемикач відкритий, вихід увімкнено. Якщо (як і з транзисторами, як ми побачимо через хвилину), ми називаємо замкнутий перемикач увімкненим, то ця схема є інвертором: коли вхід увімкнено, вихід вимкнено, і навпаки.

Якщо ми додамо другий вхід послідовно, тепер у нас є ворота NAND:

Оскільки добре відомо, що всі логічні схеми можна будувати, використовуючи лише ворота NAND , тепер ми маємо можливість будувати будь-які логічні схеми.

Ось як виглядатимуть еквівалентні схеми за допомогою транзисторів:

Той факт, що комп’ютери по суті не вимагають нічого, крім простих комутаторів, пояснює, як комп'ютери існували до транзисторів - їх можна побудувати за допомогою вакуумних трубок , реле або навіть звичайних фізичних комутаторів.

Насправді ви навіть можете побудувати робочий комп’ютер із червоного каменю чи гномів ;)

KPL, я повністю розумію ваше розчарування. Це здається, що проблема, з якою ви стикаєтесь, - це питання про те, що виникає всередині матеріалу самого транзистора. Пам'ятайте, що один транзистор - це просто перемикач, який включається і вимикається у відповідь на наявність напруги на його "третьому" вході. Напруга там змушує вимикач перемикатися. Відсутність напруги змушує вимикач перемикатися. Є також транзистор, який зазвичай закритий і відкривається лише тоді, коли є напруга - це НЕ ворота. Усі інші ворота (І, АБО тощо) побудовані з декількох транзисторів. Я прошу вибачення, якщо ця відповідь є надто спрощеною, але, не бачачи того, що ви вивчаєте, я почав майже внизу. Ви можете переглянути своє запитання, щоб звузити заплутану область, і ми побачимо, чи зможемо ми вирішити це питання безпосередньо.

Також важливо розуміти, що існує два типи (NPN та PNP), які поводяться по-різному. Виправте для себе різницю між тим, що могло б дуже допомогти.

Хоча вони виглядають просто і є основним складовим елементом практично для всіх електронних схем, теорія та використання транзисторів можуть отримати досить складний характер.
Однак після отримання кількох основних правил ви можете забути про більш точні моменти більшості схем.
Я б радив захопити " Мистецтво електроніки " (досить старе, але класичне) та пропрацювати свій шлях повільно через перші кілька розділів, які присвячені теорії транзисторів, різним типам транзисторів та їх застосуванню. Це дуже добре написано і дає безліч хороших прикладів.
В Інтернеті є безліч речей, пам’ятайте, що поряд з хорошими речами, існує багато не дуже гарних речей. Коли ви починаєте, добре мати впевненість, що ви можете довіряти тому, що читаєте.
З матеріалів в Інтернеті All About Circuits виглядає досить непогано з невеликої кількості, яку я бачив.
Я б порекомендував вам придбати кілька хороших книг, дошку / смужку, кілька транзисторів NPN / PNP і почати експериментувати.
SPICE можна використовувати для імітації мікросхем, LTSpice - хороший безкоштовний інструмент. Обережно покладатися на це багато, хоча спробуйте опрацювати теорію самостійно і фактично побудувати схеми.

Я припускаю, що ви не намагаєтесь одночасно вивчати цифрові логічні поняття та транзисторні схеми. Після того, як ви дізнаєтесь кожен окремо, найбільш корисно знати, що цифровий вихід "0" або "1" досягається двома транзисторами, що діють узгоджено, наприклад, коли один "увімкнено", а другий - "вимкнено". Це дозволяє виходу "керувати" подачею 5В, коли верхній транзистор увімкнено, тоді як нижній транзистор "вимкнено", або дозволяє виводу "протиставити" землю нижнім транзистором у протилежному випадку. Більш складна частина схеми потрібна для того, щоб вихідні транзистори були включені та вимкнені якомога швидше, не перекриваючи їх "увімкнено" чи "вимкнено".

Якщо у вас є доступ до деяких електронних деталей та базового тестового обладнання, я рекомендую побудувати схему '04 на сторінці четвертого цього інформаційного аркуша http://www.ti.com/lit/ds/symlink/sn74ls04.pdf . Ось подальше пояснення, що базується на схемі '04 з вищевказаної сторінки.

Одномісний транзистор посередині ланцюга, що живить два вихідні ступені транзистора, використовується для того, щоб два вихідних транзистора завжди були включені або вимкнені один проти одного. Коли середній транзистор "вимкнено", нижній вихідний транзистор вимикається "вимкнено", а верхній - "увімкнено", що призводить до логічного "1" виходу. Навпаки відбувається, коли середній транзистор "включений", але трохи складніше зрозуміти, чому. По суті, коли середній транзистор "увімкнено", обидві основи вихідних транзисторів з'єднані між собою і знаходяться на достатньому рівні, щоб увімкнути нижній транзистор, але недостатньо високий, щоб увімкнути верхній через додаткову напругу краплі у вихідному діоді та нижньому транзисторі. Тоді вихід виходить з логікою "0".

Найскладнішою частиною схеми є вхідний транзистор, який ви описали як "Іноді емітер використовується як вхід". У цьому випадку, якщо до входу нічого не підключено (або якщо до входу застосовано 5 В), вхідний транзистор буде "вимкнено", а весь вузол вхідного транзистора буде на рівні VCC (5 В), викликаючи середній транзистор увімкнути "ввімкнути", верхній транзистор вимкнути "вимкнути", а нижній транзистор увімкнути "увімкнено", що призведе до того, що вихід має низький шлях імпедансу до землі або логічного рівня "0".

Якщо вхід підключений до землі, вхідний транзистор увімкнеться, оскільки струм через резистор 4k підключений до його бази. Це тягне основу середнього транзистора на землю, внаслідок чого середній транзистор вимикається «вимикається», верхній транзистор вмикається «увімкнено», а нижній транзистор «вимикається», в результаті чого вихід має низький шлях опору до VCC або логічний рівень '1'.