Comment les puces logiques (74LS, HC,…) fournissent-elles une sortie = Vcc / 0V lorsque toutes les diodes et transistors autonomes subissent des chutes de tension?

Si vous utilisez un transistor pour tirer le signal à l'état haut à partir d'un Vcc de 5 V, le signal passe uniquement à 4,5 V environ en raison de la chute de tension sur le transistor.

De même, si vous utilisez un transistor pour amener le signal à la masse, le signal est toujours bloqué à 0,5 V en raison de la chute de tension ...

Mais les puces logiques, bien qu’elles soient constituées de transistors, agissent différemment. Comment?

transistors logic-gates

— Alonda
source

CMOS . Les MOSFET n’ont pas de gouttes de jonction inhérentes comme les BJT.

— Le Photon

Dépend du type de transistor et de la charge actuelle. Une sortie CMOS, avec par exemple 40 ohms Rds, peut atteindre près de 5V et presque 0V sans charge (comme une autre entrée CMOS avec un courant de charge de 1 uA - une tension de 0,000001 * 40 ohm = 0,00004 à travers le transistor. Les BJT, par contre, ont presque toujours 0.5V à 0.7V Vce, donc le haut est beaucoup moins et le bas est beaucoup plus haut

— CrossRoads

J'ai essayé d'utiliser un 2N7000 comme diode, j'ai quand même eu une chute de tension

— Alonda

@ Alonda Vous obtenez une chute de tension sur la diode lorsque vous l'utilisez comme diode. Lorsqu'elle est allumée avec le variateur de grille approprié, vous ne verrez pas de chute de tension inhérente en dehors d'une tension ohmique dépendante du courant. Dans un circuit CMOS, un contrôleur de grille est fourni et vous ne devez donc pas vous attendre à ce qu'il fonctionne comme une diode lorsque la sortie est asservie.

— ζ--

Combien de courant, Ids, coulait? Si vous voulez une très petite goutte, utilisez un MOSFET avec un Rds beaucoup plus petit, comme le AOD514 avec seulement 0.04 à 0.05ohm Rds contre 1.8 à 5.3ohm à 75mA pour le 2N7000

— CrossRoads

Réponses:

Je ne pense pas pouvoir répondre complètement à votre question ici. Cela nécessiterait un examen plus ou moins complet de la conception des portes logiques LS et HC. Mais je pense qu'il y a quelques points critiques auxquels vous devriez penser lorsque vous apportez vous-même une réponse.

La famille logique HC est une famille CMOS. Il n'y a pas de gouttes de diodes inhérentes dans les transistors MOS comme dans les BJT.
La famille logique LS est une famille TTL. En fait, ces portes n'entraînent pas leurs sorties particulièrement près du rail haute tension lorsqu'elles émettent une logique "haute". Donc, dans ce cas, votre intuition est au moins quelque peu correcte.
$V_{ce(sat)}$

Pour avoir un bref aperçu de pourquoi, voici un schéma d'un 74LS02:

Vous pouvez voir que lorsque vous conduisez haut, la sortie est en fait limitée à environ 2 baisses de diode en dessous de VCC.

Mais en tirant bas, le BJT (celui dont le collecteur est connecté à la sortie) peut être poussé dans le régime de fonctionnement à saturation, permettant des tensions de sortie pouvant atteindre 100 mv.

— Le photon
source

2N7000 est un MOSFET à canal N, votre diagramme correspond à la mauvaise famille logique.

— CrossRoads

@CrossRoads, la question concerne la logique de HC et de LS. S'ils veulent poser des questions sur un 2N7000, ils doivent modifier la question.

— Le Photon

Désolé, j'ai été mêlé au commentaire de test de l'OP.

— CrossRoads

Vous prenez des connaissances sur un type de circuit et les appliquez à toutes sortes de puces logiques.

$V_{cesat}$

Les transistors MOS fonctionnent de manière très différente et peuvent en fait piloter la tension de sortie très proche de Vdd ou de la masse pour des valeurs faibles de courant de sortie.

$V_{OL}$ $V_{OH}$

— Elliot Alderson
source