Portes logiques et transistors

[Tibsoo]

Bonsoir,

Débutant en électronique, je commence à maîtriser les transistors (plus particulièrement, les transistors à jonction du type NPN). Grâce à ces composantes, j'essaye de produire les portes logiques de base. Pour ce faire, je suis tombé sur 2 schémas utilisant des transistors de type NPN (comme moi, donc). Je remarque que l'output des 2 circuits représentés sur les images jointes sont placés bien différemment. Pour l'un, il est placé en 'haut' des 2 transistors (ce qui est logique car si A et B son vrais, cela veut dire que le courant peut passer à travers la sortie représentée par une LED) alors que pour l'autre, la sortie se trouve en 'bas' des transistors.

Ma question est: Comment est-ce possible de créer correctement une porte AND en utilisant la seconde configuration ? Si B est vrai, du courant sortira de l'émetteur et la sortie sera vraie, quel que soit l'input A.

Merci de votre aide.

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[LPFR]

Bonjour et bienvenu au forum.
Dans les deux montages, les deux transistors sont en série. Pour que le courant passe il faut que les deux soient conducteurs.
Quand le courant passe, la tension au collecteur du premier montage tombe (presque) à zéro : c’est une porte NOT-AND (NAND).
Si la résistance est mise à l’émetteur quand le courant passe, la tension augmente à (presque) 5 V : c’est une porte AND.
Au revoir.

[Tibsoo]

Merci de l'accueil,
Je ne comprends toujours pas. Dans le premier schéma (celui dessiné au bic), il s'agit bien d'une porte AND, n'est-ce pas ? J'ai reproduit exactement ce circuit et j'obtenais bien une porte AND. Quant au second schéma, je ne le saisis vraiment pas puisque si B est vrai et A est faux, un courant entrera dans la base du transistor associé à B et un courant sortira de l'émetteur impliquant que la sortie soit vraie, et ce quelque soit la résistance mise à la terre ensuite.

[LPFR]

Re.
Le montage d’en haut n’est pas une porte logique.
Il lui faut une sortie et j’ai considéré que la sortie était au niveau du collecteur du transistor.
A+

[A voir en vidéo sur Futura]

[antek]

Si on veut considérer le circuit réel il faut fournir les valeurs des résistances et des tensions.

Sinon on se contente de considérer les transistors comme des interrupteurs.

[trebor]

Merci de l'accueil,
Je ne comprends toujours pas. Dans le premier schéma (celui dessiné au bic), il s'agit bien d'une porte AND, n'est-ce pas ? J'ai reproduit exactement ce circuit et j'obtenais bien une porte AND.

Quant au second schéma, je ne le saisis vraiment pas puisque si B est vrai et A est faux, un courant entrera dans la base du transistor associé à B et un courant sortira de l'émetteur impliquant que la sortie soit vraie, et ce quelque soit la résistance mise à la terre ensuite.

Bonjour,

Un courant très faible traverse la jonction B>E rien ne peut circuler à travers le collecteur.
La tension de polarisation de la base doit être faible, mais supérieure à la tension de seuil (0,6V) de la jonction B>E.
Si la tension qui alimente la base (B) est de 1 V la tension de sortie sera sur l’émetteur (E) 1V-0,6V = 0,4 V et non 5 V

Mais voyons d'autres avis ?

[phys4]

Le premier schéma est incomplet, car les bases des transistors ne sont pas alimentées.

Le second est correct pour une porte (A et B)
C'est donc l'objet de votre demande ?

[Tibsoo]

Re.
Le montage d’en haut n’est pas une porte logique.
Il lui faut une sortie et j’ai considéré que la sortie était au niveau du collecteur du transistor.
A+

D'accord, et en rajoutant cette sortie, on obtient une porte NAND. Merci !

Le premier schéma est incomplet, car les bases des transistors ne sont pas alimentées.

Le second est correct pour une porte (A et B)
C'est donc l'objet de votre demande ?

Je me demande comment est-ce possible que le schéma représente une porte AND ? Si une tension est fournie de B, alors, la base du second transistor sera alimentée et un courant s'échappera de l'émetteur, émetteur qui est directement connecté à l'output. Donc, si B est vrai, alors, A.B est vrai et ce, quel que soit A.

[antek]

Je me demande comment est-ce possible que le schéma représente une porte AND ? Si une tension est fournie de B, alors, la base du second transistor sera alimentée et un courant s'échappera de l'émetteur, émetteur qui est directement connecté à l'output. Donc, si B est vrai, alors, A.B est vrai et ce, quel que soit A.

Je me répète . . .
- quel courant ?
- quelle charge ?
- quelle tension de sortie/entrée est considérée comme étant 0 et 1 ?
On n'étudie pas un circuit électronique en parlant de 0 ou de 1, mais de tensions et de courants.

[Tibsoo]

Je me répète . . .
- quel courant ?
- quelle charge ?
- quelle tension de sortie/entrée est considérée comme étant 0 et 1 ?
On n'étudie pas un circuit électronique en parlant de 0 ou de 1, mais de tensions et de courants.

Dans mon cas, j'ai une tension de 5V en alimentant le circuit en série ainsi que 5V en A et B (si A est vrai, alors, une dpp de 5V est appliquée en A. Il en va de même pour B. Si A est faux, alors, le voltage en A est nul). J'ai choisi 2 résistances de 10k $\Omega$ en A et B juste avant les bases et 220 $\Omega$ pour la sortie (représentée par une diode)

[antek]

Considérons T2 seul puisque ton problème concerne la sortie (S) lorsque B est faux (0), et admettons que le collecteur T2 ne soit pas alimenté (en l'air).
Mais on pourra y revenir.

La jonction be de T2 est polarisée en direct, et sa chute de tension est de 0,6 V.
Le courant R et R2 est donc d'environ 0,45 mA.
La tension aux bornes de R2 (donc S) est donc environ 99 mV.

Le tout est maintenant de savoir si cette tension représente un 1 ou un 0 pour le circuit qui suit la sortie.

[Tibsoo]

Je pense que mon problème réside dans le choix des composantes. En effet, lorsque je fais mes circuits, je prends des résistances au hasard (je fais juste attention à ce qu'elles ne grillent pas ma LED). Pour moi, choisir une résistance de 220 Ohm ou 10k Ohm n'aura aucune espèce d'influence sur le comportement de ma porte logique. Or, il n'en est rien. Mais seul, je n'arriverai pas à choisir les bon composants car je ne sais pas à quoi je dois regarder. Par exemple, en sortie, pour la NAND gate, j'ai mis une résistance de 10k directement connectée à la terre (j'avais un problème avec le courant en sortie du transistor 2). Ensuite, j'ai choisi une résistance de 330 Ohm et ça a marché. Comment savoir quel résistance choisir ?

Dans mon circuit, état haut = 5V et état bas = 0V

[Tibsoo]

Considérons T2 seul puisque ton problème concerne la sortie (S) lorsque B est faux (0), et admettons que le collecteur T2 ne soit pas alimenté (en l'air).
Mais on pourra y revenir.

La jonction be de T2 est polarisée en direct, et sa chute de tension est de 0,6 V.
Le courant R et R2 est donc d'environ 0,45 mA.
La tension aux bornes de R2 (donc S) est donc environ 99 mV.

Le tout est maintenant de savoir si cette tension représente un 1 ou un 0 pour le circuit qui suit la sortie.

Comment connaît-on la chute de tension ? Est-ce que la résistance interne d'un transistor est nulle ? D'où sort le 0,45 mA ?

[antek]

Comment connaît-on la chute de tension ? Est-ce que la résistance interne d'un transistor est nulle ? D'où sort le 0,45 mA ?

Mon explication concernait le schéma2, sans led.

Par la loi d'Ohm, U=RI
On alimente avec 5 V trois éléments en série : R - Jbe - R2
La tension d'une diode en direct est environ 0,6 V, donc on peut considérer que la tension qui alimente R-R2 est 4,4 V.
Le courant qui circule est donc I=4,4/(R+R2)
et la tension aux bornes de R2 est U=R2.I= [4,4/(R+R2)].I

[Tibsoo]

Mon explication concernait le schéma2, sans led.

Par la loi d'Ohm, U=RI
On alimente avec 5 V trois éléments en série : R - Jbe - R2
La tension d'une diode en direct est environ 0,6 V, donc on peut considérer que la tension qui alimente R-R2 est 4,4 V.
Le courant qui circule est donc I=4,4/(R+R2)
et la tension aux bornes de R2 est U=R2.I= [4,4/(R+R2)].I

D'accord, merci pour ces précisions, mais comment est-ce que je sais quand ma porte va bien fonctionner ? Par exemple, pour le schéma 2. Si R = 10K Ohms et V = 5 volts et que après les transistors en série, je mets une résistance de 330 Ohms juste avant la LED, la porte fonctionne parfaitement. Par contre, si je remplace cette résistance par une de 10K Ohm, la porte ne fonctionne pas du tout (Si B est vrai, alors, A.B le sera aussi).

[antek]

Schéma 2 donc sans led.
R et R2 doivent être choisies pour que le transistor soit saturé en mode passant (voir la datasheet du transistor)
et pour que la tension de sortie soit suffisante pour représenter un 1 logique.

Pour le fonctionnement du transistor il vaut mieux voir un cours, par exemple :http://res-nlp.univ-lemans.fr/NLP_C_...ontenu_03.html
Et pour se simplifier la vie aujourd'hui on utilis des portes logiques toutes prêtes.

[Tibsoo]

D'accord, merci !