¿Cómo no desperdiciar energía con entradas digitales?

Estoy tratando de hacer puertas simples con n-MOSFETS, pero no estoy seguro de cómo hacer entradas de puertas físicas correctamente.

Al principio, probé esto (un interruptor unipolar de un solo paso de +5 V a la puerta). Sin embargo, como aprendí recientemente , esto es malo porque cuando el interruptor está abierto, la puerta tiene un voltaje flotante.

Entonces, pensé que debería usar una resistencia desplegable de la puerta a tierra, y luego tener un interruptor de +5V a la puerta, como este . Sin embargo, esto no es deseable porque la resistencia desplegable siempre consume 25 mW y tiene una corriente constante de 5 mA, lo que me parece una gran pérdida de energía y corriente (especialmente porque estoy usando alimentación USB y, por lo tanto, tengo una corriente máxima de 500mA para todo el circuito , que constará de muchos más transistores y entradas). Tenga en cuenta que no puedo tener una resistencia desplegable muy grande, o el transistor deja de funcionar correctamente, lo que significa que necesito tener una resistencia pequeña y, por lo tanto, un gran consumo de corriente y potencia.

Mi siguiente pensamiento fue no usar una resistencia desplegable y, en su lugar, usar un interruptor unipolar de doble tiro entre alimentación, tierra y compuerta, como este . Esta me parece la mejor manera de tener entradas digitales, porque no hay un consumo constante de energía. Sin embargo, necesitaría comprar algunos de estos interruptores ya que no tengo ninguno en este momento.

Mi pregunta es la siguiente: ¿cómo los circuitos existentes (como los que se encuentran en mi computadora) hacen entradas digitales físicas? ¿Tienen resistencias pull-down o pull-up y desperdician energía y corriente, o incluso siguen alguno de los métodos que pensé? ¿Hay una mejor manera de hacer esto que no haya pensado?

No necesita usar un menú desplegable de valor tan bajo, siempre que pueda purgar la carga de la puerta de entrada adjunta. Para las entradas físicas, generalmente tampoco le preocupan las velocidades de conmutación ultra altas, así que vea qué sucede con un pull down de 100k o más.
RE: "Tenga en cuenta que no puedo tener una resistencia desplegable muy grande, o el transistor deja de funcionar correctamente". La solución a esto es elegir un transistor diferente. ¿Qué transistor estás usando ahora?
@RDrast Probé resistencias más altas antes (100k, 470k, 1M) pero todas hacen que el transistor no funcione correctamente (es decir, en lugar de que el LED cambie entre encendido y apagado, cambia entre medio y encendido o entre medio y apagado). Me dijeron en la pregunta vinculada ( Simple transistor circuit with unconnected gate pin acts strangely) que esto se debe a que una gran resistencia desplegable convierte todo el cable del interruptor en un divisor de resistencia (con la resistencia de la compuerta de drenaje como la resistencia superior), lo que hace que la compuerta solo sea a 0 o ~2V.
@ThePhoton 2N7000 .
Para futuros lectores, pregunta muy similar aquí .

Respuestas (1)

Para que conste, este es uno de los circuitos que probaste:

ingrese la descripción de la imagen aquí

Su problema es conectar la carga a la fuente del FET en lugar del drenaje. Ate la fuente directamente a tierra y conecte la carga entre 5 V y el drenaje:

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Ahora casi todo el voltaje de suministro se puede aplicar a la carga. En su propuesta, el FET funciona como un seguidor de fuente, en el que el FET operará en modo de saturación en lugar de estar completamente conmutado, y es probable que el voltaje en la carga sea 2 o 3 V por debajo del voltaje de suministro.

Si desea tener un interruptor de lado alto en lugar de lado bajo, use un PFET en lugar de NFET.

Gracias por la respuesta, pero mi pregunta era específicamente sobre la resistencia desplegable que usa demasiada corriente y energía. Disculpa si no entiendo, pero en tu circuito pareces tener el mismo problema. ¿Está diciendo que si muevo la carga al drenaje en lugar de a la fuente, puedo tener una resistencia desplegable mucho más grande y, por lo tanto, menos desperdicio de energía?
Además, ¿puedes explicar tu penúltimo párrafo? Específicamente, ¿qué es un seguidor de fuente y qué son los modos lineal y saturado? Lo siento si estas parecen preguntas simples.
El seguidor de fuente es el equivalente MOSFET del circuito seguidor de emisor BJT . Corte, lineal y saturación son los tres modos principales de operación de un MOSFET.
Nuevamente, lo siento si solo estoy malinterpretando, pero parece que si la carga está por encima del drenaje, es lineal,
sin embargo , si la carga está completamente por debajo de la fuente , entonces en realidad está saturada (que es lo que quiero, ¿correcto?).
Eso no debe estar bien saturado. Mida Vds en esa simulación. Me parece que son 2,86 V. Eso significa que el FET no está saturado y su carga (diodo más resistencia limitadora de corriente) solo recibe 1,2 V.
¡Muy bien, gracias por la ayuda! Cuando llegue a casa hoy, probaré tu solución. Si funciona, lo marcaré como la respuesta.
Según su último comentario, ¿Falstad está equivocado con respecto al modo del transistor? ¿Por qué dice que el FET está saturado cuando en realidad no lo está?
Lo siento, usé un término incorrecto. Desea que el FET esté completamente encendido, lo que en realidad lo pondría en funcionamiento lineal. De manera confusa, el modo operativo similar en BJT se llama "saturación", y utilicé descuidadamente la terminología BJT en lugar de la terminología MOSFET.
¿Cómo no desperdiciar energía con entradas digitales?
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v