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PORTA AND DIGITAL — DOIS TRANSISTORES NPN EM SÉRIE

Cada entrada injeta corrente de base no seu transistor. Um NPN só conduz de coletor para emissor enquanto houver corrente na base.
Como T1 e T2 estão em série, o LED só acende quando os dois conduzem: A = 1 E B = 1.
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A = 0 B = 0 T1 = CORTE T2 = CORTE LED = APAGADO S (out) = 0 Tensão na saída S = 0 V
SISTEMA DESLIGADO — clique em "Ligar sistema"

Tabela verdade

ABT1T2V saídaS · LED
00cortecorte0 V0 · apagado
10conduzcorte0 V0 · apagado
01corteconduz0 V0 · apagado
11conduzconduz≈ 6 V1 · ACESO
fio sem tensão sob tensão, sem corrente corrente circulando

Como funciona

O transistor NPN é uma chave sem partes móveis: uma corrente pequena entrando pela base libera uma corrente muito maior entre coletor e emissor. É o mesmo papel da bobina do relé — só que em estado sólido, milhões de vezes mais rápido.

A = 1 fecha a chave A: a corrente passa por R2 · 10 kΩ e entra na base de T1, que sai do corte e conduz. B = 1 faz o mesmo em R3 · 10 kΩ e T2. Cada entrada tem sua própria fonte, com o retorno ligado ao emissor do respectivo transistor.

+VCC (9 V) → R1 → LED → C·E de T1 → C·E de T2 → S (out) → R4 → 0 V
A · B = 1  ⟶  malha fechada  ⟶  LED aceso
A tensão na saída não "sobe aos poucos". Um transistor em corte se comporta como uma chave aberta: impedância praticamente infinita entre coletor e emissor. Com só a entrada A ligada, T1 conduz mas T2 continua em corte — toda a tensão da bateria fica sobre T2 e o resistor R4 mantém a saída em 0 V. Só quando B também é ligada a malha se fecha e a saída vai, de uma vez, ao seu valor de nível 1. Com três ou quatro transistores em série seria igual: 0 V até o último conduzir. Com a malha fechada, os 9 V se dividem entre os elementos:
I ≈ (9 − VLED − 2·VCE(sat)) ÷ (R1 + R4)
  ≈ (9 − 2,0 − 0,4) ÷ (470 Ω + 4,7 kΩ) ≈ 1,3 mA
VR1 ≈ 1,3 mA × 470 Ω ≈ 0,6 V · VLED ≈ 2,0 V · VCE ≈ 0,2 V em cada transistor
VS ≈ 1,3 mA × 4,7 kΩ ≈ 6 V O valor exato depende do LED e do VCE(sat) que consta na folha de dados do 2N2222 (desprezando as correntes de base, fica entre 5,5 V e 6 V). É uma tensão adequada para nível lógico 1. Acompanhe a divisão no medidor Tensão na saída, desenhado no painel de entradas. Obs.: algumas entradas de circuitos lógicos (o Schmitt trigger) têm de fato um limiar de tensão, com histerese (o limiar para ir de 0 para 1 é diferente do limiar para voltar de 1 para 0). Mas isso é uma resposta não linear da entrada de um circuito, não uma "barreira" que os transistores vencem somando tensões.

Fluxo de elétrons: os elétrons saem do polo negativo (0 V), sobem pelos transistores e pelo LED e voltam ao positivo. A corrente convencional é desenhada no sentido oposto — o botão ⇆ Fluxo alterna entre os dois modelos.

Com apenas um transistor conduzindo, o fio entre T1 e T2 fica sob tensão, mas a malha continua interrompida: nenhum elétron atravessa o LED. R1 · 470 Ω limita a corrente e protege o LED.

A saída é o terminal S · Out, na saída do emissor de T2, com o resistor de pull-down R4 · 4,7 kΩ até o 0 V — como nos esquemas. Conduzindo os dois transistores, a corrente atravessa R4 e a saída vai a ≈ 6 V (S = 1); com qualquer um em corte, R4 segura a saída no 0 V (S = 0).

Atalhos: A entrada A · B entrada B · Espaço liga/desliga · F inverte o fluxo · D demonstração · I volta ao início. Também dá para clicar nas chaves do desenho.

Tabela explicativa — o que é cada peça

Passe o mouse por uma linha para acender a peça correspondente no desenho. Passando o mouse sobre o desenho, o nome da peça aparece na tela e a linha da tabela se ilumina.

PeçaO que é / para que serve