¿Por qué los transistores en los circuitos lógicos se usan en la región de saturación para el estado ON?

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Esta es una pregunta para principiantes. Sé cómo funcionan las compuertas lógicas con BJT para proporcionar una acción de encendido y apagado. El estado de apagado se produce cuando el transistor está bloqueado en la región de corte, y el estado de encendido se produce cuando el transistor se conduce entre el colector y el emisor.

Por lo tanto, el estado ON se produce tanto en la región activa como en la región de saturación. Me pregunto en los circuitos lógicos ¿por qué es mejor saturar para obtener el estado ON en lugar de conducir en una región activa? La región activa parece ser evitada. ¿Eso es por estabilidad o calefacción? ¿Por qué?

    
pregunta Genzo

2 respuestas

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  1. El uso del estado saturado significa que el voltaje de salida no depende de pequeñas variaciones del voltaje de entrada.

  2. El uso de la región de saturación (o región de triodo para MOSFET) puede resultar en un consumo de energía muy bajo cuando la puerta se mantiene estable en el estado 1 o 0.

  3. Sin embargo, hay familias lógicas que usan el modo activo hacia adelante para los transistores de salida en los estados 1 y 0. Por ejemplo, ECL (lógica acoplada al emisor). El beneficio de esto es que la lógica puede cambiar más rápidamente debido a que no tiene que mover suficiente carga dentro y fuera de la región base para moverse entre los estados apagado y saturado. El inconveniente es que la ECL consume más energía que CMOS cuando la frecuencia de conmutación es baja.

respondido por el The Photon
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En realidad, en la conmutación de potencia se saturan (para reducir las pérdidas de voltaje), pero en lógica, es mejor no saturar los transistores.

Los transistores saturados tienen tiempos de apagado dramáticamente más largos. Por lo tanto, el arte de utilizar transistores bipolares en circuitos lógicos es mantenerlos lo más cerca posible de la saturación (un Vce bajo significa buenos niveles lógicos) sin incurrir en la penalización de saturación de velocidad - como se explica aquí .

Tradicionalmente, la mayor parte del trabajo de conmutación se ha realizado con transistores NPN como interruptores de lado bajo, en los que el apagado lento se ha visto como flancos ascendentes retardados. (Transistores NPN como interruptores de lado alto son seguidores emisores, que no se saturan, pero tampoco tire tan alto).

Esto condujo a los niveles lógicos asimétricos y las potencias del variador que se ven en el TTL tradicional, donde se garantiza que la lógica '0' (de una fuente de 5V) esté por debajo de 0.8V (pero Vce podría estar por debajo de 0.4V) y la lógica '1 'está garantizado para estar por encima de 2.4V.

    
respondido por el Brian Drummond

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