¿Cómo funciona este circuito BJT como puerta NAND?

La mejor manera de hacer esto es analizar cada caso por separado. Esta puerta tiene dos señales de entrada, por lo que solo hay cuatro combinaciones para analizar. Para cada caso, anote las entradas y la salida resultante. Después de los cuatro casos, tienes una tabla de verdad, que dices que ya entiendes.

Este es el caso con ambas entradas 0:

Obviamente, ambos transistores están apagados, por lo que el pullup eleva la salida.

Ahora haga el caso de entradas (1,0):

El transistor inferior obviamente está apagado, por lo que nuevamente la salida solo puede ser alta.

Caso (0,1):

Caso (1,1):

De estos cuatro casos se obtiene la tabla de verdad:

  Entrada 1 Entrada 2 Salida
  --- --- ---
    0 0 1
    1 0 1
    0 1 1
    1 1 0

que es la función NAND.

Cuando cualquiera de los transistores está apagado (es decir, las entradas A o B están en BAJO), la conexión entre la salida y tierra está abierta. En ese caso, la salida es ALTA. Puede imaginarse mejor este caso quitando los transistores del circuito.

Para cambiar eso, uno debe encender ambas entradas (cambiar las señales de ambas bases de transistores a ALTO) para que la salida se conecte a tierra (BAJO). Puede imaginar este caso cortando el emisor-colector de cada transistor o reemplazando las conexiones por un cable.

Esa es exactamente la tabla de verdad de una NAND: la salida es solo BAJA cuando ambas entradas A y B son ALTAS.

No necesita memorizar todas las combinaciones posibles de transistores para responder preguntas como estas. Para resolver problemas como el presentado, y este otro vinculado en un comentario a continuación , debe razonar como lo estoy haciendo aquí.

Debe comprender cómo funciona un transistor (como un interruptor en este caso). Entonces puede saber si el transistor está conduciendo o no. Si conduce, puede simplificar el circuito reemplazando la conexión colector-emisor con un corto (es decir, un cable). Si no conduce, puede reemplazar la conexión con un circuito abierto. Luego resuelves los circuitos resultantes.

Por supuesto, estoy simplificando demasiado las cosas, pero solo con fines didácticos. Los transistores pueden tener otras propiedades que resumimos aquí, pero eso debe considerarse en la vida real, ya que afectará los resultados de dichos circuitos.

Tanto la entrada A como la entrada B están conectadas para decir +5 voltios. La resistencia superior también está conectada a +5 voltios. Digamos que todos los valores de resistencia son 1K. Si tanto A como B no están encendidos, la corriente de la resistencia superior no puede llegar a la tierra inferior. Esto significa que la corriente se enviará a la ruta de salida. Esta resistencia superior se llama resistencia pull-up en ese caso.

Cuando tanto A como B están encendidos, toda la corriente fluirá hacia el fondo. Esto se debe a que los transistores permitirán que fluya hasta 100 veces más corriente desde la resistencia superior a la tierra inferior que la que fluye desde las entradas a tierra al entrar en la base del transistor. Cuando la corriente fluye hacia la tierra inferior, la caída de voltaje en la resistencia superior será muy alta, cercana a los 5 voltios. Esto significa que básicamente no hay voltaje en el punto de salida del circuito cuando las entradas A y B están activadas.

Las puertas lógicas AND y NAND pueden ser confusas porque ambas pueden construirse con dos transistores. Sin embargo, para enviar una salida más abajo en el circuito, la compuerta AND necesita tres transistores. Por lo tanto, es justo confundirse con estas puertas lógicas al principio. Recientemente hice un video que explica cómo construir todos los diferentes tipos de puertas lógicas. Incluyendo cómo construir una puerta NAND y 7 formas de implementar una puerta AND. https://youtu.be/nB6724G3b3E