Как не тратить энергию на цифровые входы?

Я пытаюсь сделать простые вентили с n-MOSFETS, но я не уверен, как на самом деле правильно делать входы физических вентилей.

Сначала я попробовал это (однополюсный однопозиционный переключатель с +5 В на затвор). Однако, как я недавно узнал , это плохо, потому что, когда переключатель разомкнут, на затворе появляется плавающее напряжение.

Итак, я подумал, что мне следует использовать подтягивающий резистор от затвора к земле, а затем иметь переключатель с + 5 В на затвор, вот так . Однако это нежелательно, потому что подтягивающий резистор всегда потребляет 25 мВт и имеет постоянный ток 5 мА, что кажется мне огромной тратой энергии и тока (особенно, когда я использую питание USB и, таким образом, максимальный ток 500мА на всю схему , которая будет состоять из гораздо большего количества транзисторов и входов). Обратите внимание, что у меня не может быть очень большого подтягивающего резистора, иначе транзистор перестанет работать правильно, а это значит, что мне нужен небольшой резистор, а значит, большой потребляемый ток и мощность.

Следующей моей мыслью было не использовать подтягивающий резистор, а вместо этого использовать однополюсный двухпозиционный переключатель между питанием, землей и затвором, вот так . Мне кажется, это лучший способ иметь цифровые входы, потому что нет постоянной потери мощности. Однако мне нужно будет купить некоторые из этих переключателей, так как у меня их сейчас нет.

Мой вопрос заключается в следующем: как существующие схемы (например, те, что есть в моем компьютере) делают физические цифровые входы? Имеют ли они подтягивающие или подтягивающие резисторы и расходуют мощность и ток, или они вообще следуют любому из методов, о которых я подумал? Есть ли лучший способ сделать это, о котором я не думал?

Вам не нужно использовать такое низкое значение понижения, если оно может сбрасывать заряд с подключенного входного затвора. Для физических входов вы, как правило, не беспокоитесь о сверхвысоких скоростях переключения, поэтому посмотрите, что произойдет при 100k или более pull down.
RE: «Обратите внимание, что я не могу использовать очень большой подтягивающий резистор, иначе транзистор перестанет работать правильно». Решение этой проблемы — выбрать другой транзистор. Какой транзистор сейчас используете?
@RDrast Раньше я пробовал более высокие сопротивления (100k, 470k, 1M), но все они заставляют транзистор работать неправильно (т. Е. Вместо того, чтобы светодиод переключался между включением и выключением, он переключается между средним и включенным или между средним и выключенным). В связанном вопросе ( ), мне сказали, Simple transistor circuit with unconnected gate pin acts strangelyчто это связано с тем, что большой подтягивающий резистор превращает весь провод переключателя в резистор-делитель (с сопротивлением стока-затвора в качестве верхнего резистора), что приводит к тому, что затвор только когда-либо будет при 0 или ~2В.
@Фотон 2N7000 .
Для будущих читателей очень похожий вопрос здесь

Ответы (1)

Для справки, вот одна из схем, которые вы пробовали:

введите описание изображения здесь

Ваша проблема заключается в подключении нагрузки к истоку полевого транзистора, а не к стоку. Свяжите источник непосредственно с землей и подключите нагрузку между 5 В и стоком:

схематический

смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab

Теперь почти все напряжение питания может быть подано на нагрузку. В вашем предложении полевой транзистор работает как истоковый повторитель, в котором полевой транзистор будет работать в режиме насыщения, а не полностью переключаться, а напряжение на нагрузке, вероятно, будет на 2 или 3 В ниже напряжения питания.

Если вы хотите иметь переключатель верхнего плеча вместо нижнего, используйте PFET вместо NFET.

Спасибо за ответ, но мой вопрос был конкретно о подтягивающем резисторе, использующем слишком большой ток и мощность. Извините, если я не понимаю, но в вашей схеме у вас, похоже, та же проблема. Вы хотите сказать, что если я перенесу нагрузку на сток, а не на исток, тогда у меня будет намного больший подтягивающий резистор и, следовательно, меньше потерь энергии?
Кроме того, вы можете объяснить предпоследний абзац? В частности, что такое истоковый повторитель и что такое линейный режим и режим насыщения? Извините, если эти вопросы кажутся простыми.
Истоковый повторитель представляет собой полевой МОП-транзистор, эквивалентный цепи эмиттерного повторителя BJT . Отсечка, линейный режим и режим насыщения — это три основных режима работы полевого МОП-транзистора.
Опять же, извините, если я просто недопонимаю, но похоже , что если нагрузка выше стока, то она линейна,
тем не менее , если нагрузка полностью ниже источника , то она фактически насыщена (это то, что я хочу, верно?).
Это не должно быть хорошо насыщено. Измерьте Vds в этом моделировании. Мне кажется, что это 2,86 В. Это означает, что полевой транзистор не насыщен, и ваша нагрузка (диод плюс токоограничивающий резистор) получает только 1,2 В.
Хорошо, спасибо за помощь! Когда я вернусь домой сегодня, я проверю ваше решение. Если это сработает, я отмечу это как ответ.
Основываясь на вашем последнем комментарии, Фалстад ошибается в отношении режима транзистора? Почему говорится, что полевой транзистор насыщен, хотя на самом деле это не так?
Извините, я использовал неправильный термин. Вы хотите, чтобы полевой транзистор был полностью включен, что фактически привело бы его к линейной работе. Как ни странно, аналогичный режим работы в BJT называется «насыщением», и я небрежно использовал терминологию BJT, а не терминологию MOSFET.
Как не тратить энергию на цифровые входы?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v