Transistores en Circuitos de conmutación

El transistor tiene dos estados: corte y conducción, y en este último estado se lo puede hacer trabajar en zona activa o de saturación. Cuando se necesita trabajar con más corriente o tensión de la que el un circuito digital puede entregar se utiliza el transistor como conmutador haciendolo operar en los extremos de sus caracteristicas, es decir en el corte y saturación.

Existen tres configuraciones básicas para polarizar el transistor: colector común, emisor común y base común. Las más usadas en conmutación son las dos primeras, solo nos ocuparemos de éstas.

Las condiciones para llevarlo a las zonas que nos interesan son:

Corte: Equivalente a una llave abierta.

<tex>I_c=0, \ I_b=0,\ V_{CE}=V_{cc},\ y\  V_{BE}\leq 0.7V</tex>

Saturación: Equivalente a una llave cerrada.

<tex>I_c\leq h_{fe}I_b,\ V_{CEsat}=0.2V,\ y \ V_{BE}=0.7V </tex>

Emisor común con transistor NPN

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En corte no hay caída de tensión en <tex>R_c</tex> ni en <tex>V_d</tex> ya que no circula corriente por la malla del colector, por lo que <tex>V_0=V_{CE}=V_{cc}</tex>, representa al “1” lógico y el led está apagado.

En saturación <tex>V_{CEsat}=0.2V</tex>, con respecto a <tex>V_{cc}</tex> esta caída de tensión es muy pequeña por lo que se toma que <tex>V_0</tex> representa al “0” lógico y en la malla del colector circulará la corriente <tex>I_c</tex> que alimentará al led.

Note que <tex>V_0</tex> puede tomarse como salida de un negador lógico.

Colector común con transistor NPN

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El funcionamiento es similar que en emisor común, salvo que las salida de <tex>V_0</tex> es invertida.

En corte <tex>V_{CE}=V_{cc}</tex>, entonces <tex>V_0=0V</tex>, por el led no circula corriente. Y en saturación <tex>V_{CEsat}=0.2V</tex>, por lo que <tex>V_0\cong V_{cc}</tex> y el led funciona.

Emisor común con transistor PNP

:materias:66:01:emisor_com_npn.jpg

Se consigue el mismo resultado que con el transistor PNP.

Para ejemplificar el procedimiento de diseño, se utilizará un diodo led como carga con las siguientes caracteristicas en funcionamiento:

<tex> V_{Led}=2V</tex>, <tex>I_{Led}=12mA</tex>,(para una iluminación estandad).

Transistor BC548, <tex>h_{fe}=110</tex>

<tex>I_{Led}=I_c</tex>

<tex>I_cR_c+V_{Led}+V_{CEsat}=V_{cc}</tex>

<tex>12mA \cdotp R_c + 2V+0.2V=10V</tex>

<tex>R_c=587.5 \Omega</tex>

El valor comercial que más se asemeja a la resistencia calculada es de <tex>560\Omega</tex>, nos fijamos que corriente circula para éste valor.

<tex>I_c \cdotp 560\Omega + 2V+0.2V=10V</tex> <tex>I_c=13.4mA </tex>

<tex>I_b=\frac {I_c} {h_{fe}}\Rightarrow I_b=0.12mA</tex>

<tex>I_bR_b+V_{BE}=V_{dd}</tex> <tex>0.12mA \cdotp R_b+0.7=10V </tex> <tex>R_b=77500\Omega</tex>

Los valores comerciales que se le aproximan son <tex>68K \Omega </tex>y <tex>82K \Omega </tex>, se elije el primero ya que con la de <tex>82K \Omega</tex> corremos el riesgo de que no se alcance la corriente mínima para que el transistor sature.

En el ejemplo se utilizó un led, éste podría reemplazarse por cualquier otro dispositivo como relay, fototransistor, etc.

Los son los mismos para las tres configuraciones mencionadas, se plantean las ecuaciones de las mallas teniendo en cuenta las condiciones planteadas al principio para trabajar en corte o saturacíon.


Si tenés una duda, comentario y/o correción, te agradecería que me lo hagas saber. shinojosa@fi.uba.ar.

materias/66/01/transistores_en_circuitos_de_conmutacion.txt · Última modificación: 2007/10/15 23:56 por conan
 
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