Transistor on-off

Adesso colleghiamo il nostro transistor come in figura e inseriamo, nella maglia di uscita, un diodo led con il catodo rivolto verso il collettore ed, in serie, una resistenza di limitazione che chiamiamo RC alimentato con una alimentazione che chiamiamo Vcc=5V.

Nella maglia di ingresso inseriamo solo una resistenza Rb collegata tra la base e l'alimentazione Vbb, la quale tramite un jumper, collegherà il transistor allo stato ON ( quando il jumper o l'interruttore è rivolto verso la Vbb) oppure allo stato OFF (quando l'interruttore è rivolto verso massa).

Per la maglia di ingresso avremo la segunte equazione:
Vbb=Rb*Ib +Vbe

ove Vbe= 0,7 V è la tensione di soglia della base del transistor

mentre per la magia di uscita avremo

Vcc= Rc*Ic + Vd+ Vce

Adesso misuraiamo tutte le tensioni della maglia di uscita e della maglia di ingresso attraverso il simulatore Multisim e scriviamo i vari valori.

Vediamo adesso come pilotare un diodo led con un transistor in configurazione ON-OFF attraverso una porta NOT.

Il transistor è in configurazione ON se la sua Vcesat è circa 0,2 Volt; in questo caso sul diodo led, che ha il catodo catodo rivolto verso il collettore, circolerà la stessa corrente della resistenza RC, chiamata Ic, che lo illuminerà.

Nelle figura seguente abbiamo colllegato la base del transistor attraverso una porta NOT che ha una Voh con livello logico '1' , che per la famiglia TTL ha valore compreso tra 2,4 V e 5 V, sufficiente ad inviare in base una corrente

Ib> Ic/ hFE

che porterà il transistor in saturazione (ON) e quindi all'accensione del diodo led.

Se invece spostiamo il tasto sulla resistenza R1, nella porta NOT, invieremo, al suo ingresso, il valore logico '1' e alla sua uscita avremo VOL= ' 0 ' che è circa uguale a 0,8 Volt. Questo valore di tensione non è sufficiente a far circolare sul collettore del transistor e la corrente Ic non è sufficiente ad illuminare il diodo. Quindi il diodo sarà spento.

Questo circuito è in grado di fornire al diodo led una corrente costante.
Vediamo come funziona:
I diodi D1 e D2 e R1 forniscono una tensione fissa di circa 1.4 V.
La stessa tensione cade sulla giunzione VBE di T1 e R2
VBB= VD1+VD2= VBE + VR2 = 1,4V
Siccome la giunzione VBE è un diodo, su di esso si avrà una tensione di circa 0.7V .
Questo lascia l’altra tensione di circa 0.7V anche per la R2.
Per impostare la corrente attraverso l'emettitore del transistor (che attraversa anche il diodo led) è necessario calcolare il valore di R2.
Il transistor deve essere ON cioè la sua VCE di saturazione deve essere circa zero volt per accendere il led.
La corrente attraverso il LED è:
ILED = IE
E quindi
ILED = 0,7 / R2.
O, se si desidera calcolare
R2 = 0,7 / ILED.
Se vogliamo che una corrente di 350mA attraversi il led, si calcola
R2 = 0,7 /350mA= 2Ω
Nella pratica la resistenza più vicina a tale valore è quella di 2.2Ω.
Poniamo
R2=2,2 Ohm.
Calcoliamo adesso la R1.
Il valore non è critico, essa deve essere in grado di fornire abbastanza corrente attraverso la base del transistor e i diodi. La corrente circolante sul diodo led dipende dalla corrente entrante nella base del transistor che è β volte più piccolo. Cioè
Ic=ILED = beta* IB
Scegliamo il transistor con un valore di HFE=beta, dato dai data-sheet.
Supponendo che è HFE=50, abbiamo bisogno di una corrente di base
IB=Ic/beta=350mA/50 = 7mA attraverso la base.
Se supponiamo che 1mA passi attraverso i diodi è necessario una corrente totale entrante nella base di 8mA.
Per calcolare R1 notiamo che alla tensione di alimentazione di 5 Volt bisogna togliere la caduta di tensione sui due diodi che è pari a circa 1,4 Volt. Posto
V alimentazione=Val= 5V.
Quindi si avrà
R1 = (5 - 1.4) / 7mA = 514Ω.
Scegliamo il valore reale disponibile, che è pari a 560Ω. Poniamo quindi:
R1=560Ω.
Come accennato, il valore non è critico, basta usare una resistenza reale più vicina ai calcoli matematici .
ll circuito pratico, correttamente dimensionato con i valori calcolati può essere il seguente:

Adesso pilotiamo un diodo led con un transistor ed una fotoresistenza.

Nella maglia di uscita inseriamo una resistenza R=330 OHm ed un diodo led.

Nella maglia di ingresso mettiamo un ramo che collega la resistenza R1=82K Ohm con una footoresistenza e la parte centrale del ramo la colleghiamo alla resistenza di base Rb=10K Ohm,

AMBIENTE ILLUMINATO-->Diodo spento

Nel caso in cui c'è la luce (è giorno), la fotoresistenza ha un a resistenza molto basso, e quindi essa porterà la base a massa, perchè la fotoresistenza sarà un cortocircuito (resistenza nulla) . Nella base non circolerà corrente e quindi anche nel collettore non circolerà corrente e di conseguenza il diodo sarà spento.

AMBIENTE AL BUIO-->Diodo acceso

In questo caso la luce nell'ambiente è buio (cioè è notte) e quindi la fotoresistenza avrà avrà una resistenza molto alta (idealmente infinita). La fotoresistenza si comporterà da circuito aperto e quindi la base risulta scollegata dalla massa e sarà collegata attraverso la R1 e la Rb all'alimentazione, Questo porterà il transistor in saturazione e tra il collettore e l'emettitore ci sarà nìuna VCSsat=0Volt (caso ideale), Questi zero volt saranno riportati al catodo del diodo led che passerà in polarizzaione diretta e quindi si accenderà.