Les problèmes des portes logiques avec les transistors bipolaires

Quand on veut passer de la théorie à la fabrication physique de portes logiques on se trouve confronté à de nombreux problèmes. La plupart d'entre eux sont simples à résoudre mais voici les deux problèmes que je trouve fondamentaux et dont la résolution m'a permis d'avancer.

La propagation du signal par la base

Pour rappel, le principe de fonctionnement du transistor est simple.

Par défaut le transistor est dans un état bloquant le passage du courant entre le collecteur et l’émetteur. Et, le transistor devient passant quand on lui applique un courant suffisant sur sa base.

De fait, le courant sortant est la somme des courants entrant par le collecteur et la base.

Imaginons la situation où il n'y a pas de courant arrivant sur le collecteur mais un courant arrive sur la base. Dans ce cas, il y a quand même un courant qui sort du transistor, correspondant au courant arrivant par la base. Cela est le comportement normal mais si on imagine réaliser une porte AND en plaçant seulement deux transistors en série, cela ne fonctionnera pas comme on l'attend...

Et pourtant quand on fait des recherches sur les portes logiques, on trouve ce schéma pour la porte AND... Des schémas réalisés par des personnes n'ayant fait aucun test... A moins qu'une combinaison particulière de résistances et de transistors permet d'obtenir le résultat souhaité dans cette configuration mais je ne vois pas...

Heureusement il est possible de contourner ce phénomène de plusieurs manière !

La fabrication d'une porte NOT

C'est un problème qui m'a bloqué un moment...

Et pourtant la solution est simple mais demande de penser autrement que le branchement en série du transistor et je n'avais pas cette vision au départ.

Donc tout simplement il faut que le transistor relie le signal à la masse lorsqu'il est activé. Ainsi un signal positif entrant induit un signal nul sortant.

La fuite de courant avec la porte NOT

Quand on comprend comment réaliser une porte NOT, c'est déjà un grand pas !

Et donc cette porte NOT se fait en montant le transistor de manière à ce que le signal soit relié à la masse lorsqu'il devient passant.

Tu vois donc le problème, on va relier le signal sortant et le signal rentrant à la masse lorsque que l'on active la porte... Il faudra donc bien penser les résistances pour limiter la fuite.

Dans la Version 3 des LOGA je suis parti sur des résistances de 20k Ohms pour une alimentation de 9 Volts.

On a donc une fuite théorique de 2 x 9 /20 000 = 0,9mA lorsque la porte NOT est activée pour les LOGA. Comme ça, ça va, mais en associant plusieurs portes NOT, ça peut devenir problématique...