El papel de la resistencia en, por ejemplo, una puerta AND

Las resistencias generalmente se usan para dimensionar dispositivos eléctricos a los rangos de voltaje, corriente, constantes de tiempo, lo que sea, que se necesitan. En este ejemplo específico, la resistencia se utiliza para dimensionar la caída de voltaje en caso de que una de las entradas tenga un voltaje bajo (inferior a$V$), de modo que fluye una corriente desde$V$a la entrada (solo puede fluir en esta dirección debido a la forma en que están conectados los diodos).

Una vez que una corriente$I$fluye, una gota de$V_{drop}=IR$caerá a través de la resistencia y bajará el voltaje de salida. Esto asegura la funcionalidad como una puerta AND. Si ambos voltajes de entrada son altos, no fluirá corriente o solo una pequeña, por lo tanto, solo caerá un pequeño voltaje manteniendo alto el voltaje de salida. Si una de las entradas también tiene bajo voltaje, el voltaje de salida caerá.

En términos lógicos, los voltajes altos son 1 lógicos y los voltajes bajos son 0 lógicos.

Para resumir$V$está dimensionado para definir qué son los voltajes "bajos" y "altos". y$R$está dimensionado para definir qué tan grande será la caída de voltaje.

La resistencia proporciona la lógica cuando ambas entradas son altas. En cuanto a la elección de una resistencia, se trata de dos requisitos contradictorios.

(1) Desea que la resistencia sea baja para que el retardo de propagación del circuito para las transiciones de bajo a alto sea corto. Es decir, desea que maneje una carga capacitiva (por ejemplo, cables más capacitancias parásitas) rápidamente. Si la carga es C y su presupuesto de tiempo para el retraso de tiempo de subida es T, entonces desea$RC < T$así que elige$R < C/T$.

(2) Desea que la resistencia sea alta para que el circuito no descargue mucha corriente a través de los diodos cuando la salida es baja. Si la corriente máxima que su entrada más débil puede absorber (en su nivel de voltaje bajo) es I, entonces desea$IR > V - V_d$dónde$V_d$es la caída de tensión del diodo con polarización directa, por lo que$R> (V-V_d)/I$.

Este tipo de compuerta AND es algo primitivo en el sentido de que su bajo voltaje de salida es una caída de diodo más alta que su entrada de bajo voltaje. Por lo tanto, su salida tiene una caída de diodo menos inmunidad al ruido que su entrada (en comparación con el mismo nivel de alto voltaje). Uno solo puede hacer esto tantas veces antes de quedarse sin margen de ruido. Esta es la razón por la que las familias lógicas modernas tienen etapas de salida menos primitivas.

Puedo estar equivocado, pero creo que la pregunta es sobre el papel de las resistencias en general, y solo está usando la puerta AND como ejemplo.

Si es así, las resistencias se pueden usar para lograr muchos objetivos en un circuito desde el punto de vista lógico, pero eléctricamente son solo componentes pasivos que resisten el paso de la corriente (ver http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_component #resistencias ).

Muchas veces escuché a personas que son bastante nuevas en electrónica, como yo, preguntarse por qué se necesita una resistencia aquí o allá. Todo depende del circuito. Podría ser como señalaron algunas respuestas, subir (o bajar) el voltaje, o simplemente limitar la cantidad de corriente que fluye en un punto determinado de un circuito (por ejemplo, para limitar la cantidad de corriente un LED o cualquier otro componente puede soportar).

Esta última razón es de particular interés en aplicaciones prácticas, donde no puede permitirse el lujo de tener corriente sin límite que fluye a través de un componente, porque lo más probable es que lo dañe sin posibilidad de reparación (incluso puede ser peligroso y causar sobrecalentamiento, incendio o explosión). Este sería el uso de una resistencia para hacer frente a una limitación física de un componente.

Como comentario final, hay muchos tipos de resistencias. Su valor de resistencia puede ser fijo o variable, y entre los variables pueden variar con la luz, el calor, la humedad y muchos otros fenómenos.

Consideremos una situación ideal donde la caída potencial a través del diodo es casi$0$y designe la rama con resistencia como 'rama$V$' .

Considere la situación cuando$A$Me senté$V$potencial y$B$en$0$.

Habrá caída potencial debido a la resistencia$R$en$V$rama. Rama$A$tendría un potencial comparativamente más alto, pero el diodo no permitiría el flujo de corriente. Entonces rama$A$puede ser ignorado.

Rama$B$está a un potencial más bajo. Entonces la corriente fluye a través de esta rama desde$V$rama. Desde$B$Me senté$0$V , rama 'out' y el punto final de la resistencia$R$están en$0$V también

Si la resistencia estuviera ausente, entonces habría un cortocircuito ya que un extremo de$V$la marca estaría en$0$potencial (debido a la rama$B$) y el otro extremo estaría en$V$potencial. Por lo tanto, habría una caída potencial sin ninguna resistencia para crear la caída.