Agire come un interruttore chiuso o aperto è solo un'estensione di esso che agisce come un amplificatore ai suoi limiti. Immagina di usare le tue deboli dita per premere alcuni pulsanti per controllare un enorme cancello di inondazione. Qualunque cosa tra completamente chiusa e completamente aperta sta strozzando il flusso dell'acqua in qualche modo, ma quando è completamente aperta o completamente chiusa agisce solo come un interruttore per bloccare o passare per l'acqua.

Quando agisce come un interruttore aperto (non conduttivo) agisce come un amplificatore che amplifica un segnale di zero. Quando agisce come un interruttore chiuso (conduttore) agisce come un amplificatore che cerca di amplificare il segnale più grande possibile. Sta amplificando così forte che non può amplificarsi ulteriormente. Allo stesso modo puoi spalancare le porte delle inondazioni, ma ciò non significa che puoi far passare una quantità infinita di acqua attraverso le porte delle inondazioni. La portata è limitata dalle dimensioni della paratoia. Se più acqua vuole passare attraverso la paratoia che in un singolo istante di quanto le dimensioni della paratoia consentano, semplicemente non può (non lo vuoi perché significa che l'interruttore è il collo di bottiglia che un buon interruttore dovrebbe non essere). Se la portata è inferiore alla dimensione delle porte di inondazione, allora il flusso non è limitato dalla porta di inondazione e la porta di inondazione è invisibile al flusso (questo è ciò che vuoi).

Dov'è la parte di amplificazione? Non dimenticare che non potresti controllare tutta quell'acqua direttamente premendo solo il tuo piccolo pulsante.

^{simula questo circuito - Schema creato utilizzando CircuitLab}

Sappiamo che per un BJT la corrente del collettore aumenta con l'aumento della corrente di base. Ad esempio, un aumento di 0,01 mA nella corrente di base ha causato un aumento di 10 mA nella corrente del collettore.

Ora, supponiamo di aver collegato il collettore e l'emettitore tramite un filo di rame (cioè cortocircuitato). Quindi la corrente attraverso 'RL' sarà: \ begin {equation} i_L = \ frac {VCC} {R_L} \ end {equation}

Questo è il valore massimo della corrente che può essere fatta passare attraverso la resistenza se l'emettitore del collettore & funziona come un cortocircuito. E la condizione in cui l'emettitore & del collettore funziona come un cortocircuito è chiamata condizione di saturazione . E la corrente in quella condizione è chiamata corrente di saturazione, che è definita come: \ begin {equation} i_c (sat) = \ frac {VCC} {R_L}; quando V_ {CE} = 0 \ end {equation}

Ma nella vita reale la tensione del collettore-emettitore non sarà mai zero. Quindi l'equazione sarà: \ begin {equation} i_c (sat) = \ frac {VCC-V_ {CE}} {R_L} \ end {equation}

Quindi, con l'aumento della corrente di base, la corrente del collettore aumenterà fino a raggiungere la saturazione. Non appena il transistor raggiunge la saturazione, è completamente acceso.

Allo stesso modo, se riduci la corrente di base, la corrente del collettore diminuirà. Per una certa corrente di base, la corrente del collettore sarà quasi uguale a zero. Quel punto è chiamato cutoff. A quel punto, il tuo transistor è completamente spento.

L'intervallo tra il cutoff e la saturazione può essere utilizzato come amplifier. Perché in quella regione la corrente del collettore cambia con la corrente di base.

E la condizione di interruzione e saturazione funge da interruttore .

_{Fonte immagine: Curve delle caratteristiche di uscita di un tipico transistor bipolare da tutorial di elettronica}

Il transistor può essere "acceso" o può essere "spento".Ma ha anche un numero infinito di posizioni tra "on" e "off".Sono quelle posizioni intermedie che gli consentono di agire come un amplificatore.

Se si dispone di un alimentatore da + 15 V e di un alimentatore da -15 V, è possibile utilizzare due transistor per applicare qualsiasi tensione compresa tra +15 e -15 a un altoparlante.Il segnale che controlla tutto questo è un voltaggio molto più basso (ingresso di linea, diciamo).

Si spera che abbia un senso.

Inoltre, questo è uno schema concettuale di come funziona un amplificatore.Ci sono molti, molti dettagli che ho completamente sorvolato.Gli amplificatori reali richiedono molti più transistor (o circuiti integrati che contengono transistor).

Un transistor agisce come un amplificatore in base alla sua caratteristica di un piccolo aumento della sua corrente di base che si traduce in un maggiore aumento della sua corrente di collettore.Il rapporto tra la corrente del collettore e la corrente di base è noto come guadagno di corrente del transistor.

Con la corrente di base a zero, la corrente del collettore sarebbe zero e il transistor sarebbe "interrotto".Quando, con un aumento della corrente di base, il transistor è completamente conduttivo e non vi è alcun ulteriore aumento della corrente di collettore, si dice che il transistor è "saturo".

Il transistor funge da interruttore quando viene pilotato da "cut-off" a "saturazione" e viceversa con una variazione istantanea della corrente di base.

Un transistor funge da interruttore quando ci si assicura che gli ingressi siano sempre sufficientemente bassi da far sì che l'uscita venga rilevata come zero, oppure sufficientemente alti da essere rilevati come uno, ma proibisce qualsiasi stato "intermedio" .

Al contrario, funge da amplificatore quando ci si assicura che gli ingressi siano sempre in quella "gamma intermedia" in cui l'uscita non si trova normalmente (o anche estremamente vicina) su una guida o sull'altra.

Ad esempio, se guardiamo la scheda tecnica del venerabile inverter esadecimale 7404, vediamo che il livello di ingresso massimo per uno 0 logico è 0,8 volt e il livello di ingresso minimo per un 1 logico è 2,0 volt.

Quindi, da qualche parte nell'intervallo tra 0,8 e 2,0 volt, un inverter agirà come un amplificatore invertente. Non è progettato per linearità o bassa distorsione, quindi probabilmente sarà un amplificatore piuttosto scadente, ma comunque un amplificatore. Oh, e 0,8 e 2,0 sono il minimo / massimo nominale che è specificato per soddisfare. Può agire come un amplificatore solo su una gamma ancora più piccola di quella.

Oh, oltre ad essere un amplificatore scadente, un tipico chip digitale avrebbe un problema di calore piuttosto serio se si cercasse di usarlo molto nella gamma lineare. Se usati come previsto, i transistor nei gate dissipano relativamente poca potenza, perché si sono accesi o spenti quasi completamente. Si suppone che finiscano nell'intervallo intermedio (dove si dissiperebbero molto di più) per un breve periodo mentre l'ingresso cambia da basso ad alto o viceversa. Con l'input "nel mezzo" per molto tempo, ci sono buone possibilità di tostare il chip.

TL; DR

Un inverter è in realtà un amplificatore invertente, ma non è progettato per essere utilizzato nella gamma in cui sarebbe affatto lineare. Ma se lo guidassi nella gamma giusta, sarebbe un amplificatore (davvero scarso).

Riferimento

https://www.futurlec.com/74/IC7404.shtml

Fondamentalmente ...

Se il segnale in ingresso varia da 0-1 volt e configuri l'amplificatore a transistor per moltiplicarlo per 5, ottieni un'uscita che varia da 0 a 5 volt.

Se il segnale in ingresso varia da 0-1 volt e si configura l'amplificatore a transistor per moltiplicarlo per 1000 ... ma si dispone solo di un'alimentazione a 5 volt, si ottiene un'uscita che commuta tra 0 e 5 volt.

Continuo a non capire how puoi usare lo stesso transistor per esempio per amplificare un segnale audio o per fungere da interruttore per girare accendere e spegnere la corrente di un motore

La risposta molto diretta alla tua domanda («come») è perché l'physics del transistor può essere progettato in modo tale da ottenere entrambe le cose che dici - il transistor non deve cambiare, perché le curve IV (vale a dire una vista di livello superiore della fisica mostrata) hanno diverse regioni di funzionamento, come 3 o 4 di esse. Quindi, cercando di capire cosa può essere in grado di ottenere il dispositivo in tali regioni, ma sempre tenendo conto della fisica sottostante, puoi essenzialmente fare in modo che lo stesso dispositivo agisca in modo diverso e quindi progettare il meglio di loro. IOW la fisica del transistor incarna, se lo desideri, caratteri diversi dello stesso dispositivo, a condizione che tu sia in grado di estrapolarli.

Nota che questa non è una cosa semplice: se prendi un resistore, questo potrebbe non accadere: non importa come lo ragionerai, non otterrai mai quel comportamento perché la curva caratteristica di un resistore sarà sempre una linea retta, che non gli consente di amplificare o cambiare qualcosa. Lo stesso vale per un cappuccio o un diodo.

Dei due, credo che sia più facile vedere un transistor come un interruttore dalle sue caratteristiche - essenzialmente, dipende dal fatto che la corrente passi da 0 a qualcosa di diverso da zero al variare della tensione di "ingresso".Agire come un amplificatore è però un po 'più complicato: come dicevo sopra, si scopre che la regione adatta per ottenere un dispositivo che abbia le proprietà di un amplificatore ideale (e attenzione: un amplificatore non determinato dal suo guadagno) è uno.La chiamiamo la "regione attiva".Quindi in questo caso devi anche assicurarti che il transistor non lasci la regione attiva, dove ancora una volta la fisica è adatta per ottenere quelle belle proprietà.

Sì, è possibile utilizzare diversi tipi di transistor per amplificare un segnale analogico e per commutare un motore.Per i segnali analogici, vorresti un grande fattore di amplificazione, ad es.transistor bipolare.Per commutare un motore, si desidera una bassa resistenza on, ad es.potere fet.

questo circuito a transistor 2N3604 che hai fornito può essere utilizzato come amplificatore perché la sua capacità è di 200 mA, quindi non può essere utilizzato come commutazione e il suo valore di guadagno è 300, quindi può essere utilizzato come amplificatoreapplicando segnali alla sua base.

La mia risposta è in una forma di domanda:

Una scatola con due terminali è alimentata tramite una resistenza da una sorgente di tensione.Un voltmetro, un amperometro e un wattmetro sono collegati (di conseguenza, in parallelo, in serie ed entrambi) ai terminali della scatola.

Il voltmetro mostra un po 'di tensione ... l'amperometro mostra un po' di corrente ... ma il wattmetro mostra potenza zero.

Com'è possibile?Cosa c'è dentro la scatola?