Verrou à transistors expliqué : guide complet pour construire et utiliser des circuits de verrouillage

Vous êtes-vous déjà demandé comment fonctionnent les réveils ? Ou comment les buzzers ou les LEDs peuvent rester allumés si longtemps sans s'éteindre ? Eh bien, jusqu'à ce que l'alimentation se réinitialise ou que quelqu'un actionne l'interrupteur.

Eh bien, la réponse est simple. Tout ce dont vous avez besoin est un circuit de verrouillage (latch).

Les circuits de verrouillage ont un but unique : continuer à fonctionner même lorsque vous retirez le déclencheur.

Donc, dans cet article, nous vous dirons tout ce que vous devez savoir sur les circuits de verrouillage et comment faire un circuit de verrouillage simple avec un PCB ou une plaque d'essai (breadboard) et des transistors.

Êtes-vous prêt ? Commençons !

Qu'est-ce qu'un verrou à transistors ?

Circuit de verrouillage d'alimentation sur plaque d'essai

Un verrou (latch) est un circuit qui se fige dans un état particulier. En d'autres termes, il verrouille sa sortie lorsqu'il reçoit un signal de déclenchement d'entrée temporaire et reste dans cet état – même lorsque vous retirez le signal d'entrée.

Voici la meilleure partie.

Le circuit de verrouillage restera dans cet état indéfiniment jusqu'à ce qu'il reçoive un signal externe ou que vous réinitialisiez l'alimentation.

Les circuits de verrouillage sont similaires aux redresseurs commandés au silicium (SCR). De plus, ils sont utiles dans les circuits d'alarme où un petit déclencheur mettra l'alarme en marche.

De plus, le verrou est un type de circuit logique aussi connu sous le nom de multivibrateur bistable. Pourquoi ? Parce qu'il a deux états stables connus sous le nom d'actif bas et actif haut. De plus, ce qui détermine l'état du circuit est si l'opération commence avec un signal d'entrée haut ou bas.

Aussi, il a deux entrées et une sortie. La première des deux entrées est l'entrée SET, tandis que l'autre est l'entrée RESET. Les verrous sont comme des transistors avec trois bornes qui fonctionnent comme une base, un collecteur et un émetteur.

Ce qui distingue les deux est qu'une fois que la borne de base reçoit assez de courant dans un verrou, le courant circulera en permanence du collecteur vers l'émetteur.

D'un autre côté, le courant ne circulera à travers le collecteur vers l'émetteur que lorsque la base reçoit assez de courant dans un transistor.

Alors, qu'est-ce qu'un verrou à transistors ? Simplement, un verrou à transistors utilise deux ou plusieurs transistors pour former un circuit de verrouillage. Donc, si vous n'avez pas de SCR disponible, vous pouvez construire un verrou DIY avec des transistors.

Transistors

Comment fonctionne un verrou ?

Comme mentionné précédemment, les circuits de verrouillage peuvent fonctionner dans deux états stables en fonction du signal utilisé pour déclencher les opérations : haut ou bas.

Pour les circuits de verrouillage actif haut, les deux entrées sont normalement basses. De plus, un signal haut momentané déclenche le circuit sur l'une des entrées.

Pour les circuits de verrouillage actif bas, les deux entrées sont normalement hautes. De plus, un signal bas momentané déclenche le circuit sur l'une des entrées.

Voici le circuit que nous utiliserons pour expliquer comment un verrou fonctionne :

Diagramme de circuit de verrou à transistors 1

Avant d'entrer dans l'explication, il est important de noter que le transistor Q1 BC547 est un transistor NPN, qui s'allume lorsque vous appliquez une petite tension positive à sa base. Aussi, le transistor Q2 BC557 est un transistor PNP qui s'allume lorsque vous appliquez une masse ou une tension négative à sa base.

Un ensemble de transistors PNP

Quelles sont les étapes nécessaires lors de la construction d'un verrou à transistors

Au début, les deux transistors sont dans un état OFF avec les relais désactivés. La base du transistor PNP BC557 reste connectée à la tension positive avec une résistance limitatrice de courant (R3) – pour éviter les conduites accidentelles. De plus, le circuit utilise aussi un condensateur (C1) pour prévenir tout déclenchement intempestif du circuit.

Maintenant, lorsque vous appliquez une petite tension positive à la base du transistor BC547, il allume le transistor et connecte la base de Q2 à la masse. Les résistances (R2 et R3) empêchent les courts-circuits dans cette condition. Donc, lorsque vous mettez à la masse la base du transistor BC557, il commence à s'énerver et à conduire la bobine du relais. Cela allume le relais et active tout dispositif connecté au relais.

Bobine de relais

Tout semble être un comportement normal, mais ce qui en fait un circuit de verrouillage est la connexion de Q1 à la base de Q2 à travers une résistance limitatrice de courant (R4). Donc, lorsque Q1 s'allume, le courant circulera dans deux directions.

Premièrement vers le relais et l'autre vers la base de Q1. Ainsi, la tension de rétroaction vers la base de Q2 maintient le transistor Q2 allumé pendant une période indéfinie après la fin de la tension de déclenchement d'entrée. Ainsi, cela maintient le second transistor allumé indéfiniment et forme un verrou.

Donc, toute alarme ou dispositif connecté au relais restera allumé jusqu'à ce que vous brisiez l'état de verrouillage ou réinitialisiez l'alimentation.

Cependant, si vous ne voulez pas ajouter d'appareils à votre verrou à transistors ou voulez juste un buzzer ou une LED, tout ce que vous avez à faire est d'enlever le relais et de connecter le buzzer ou la LED à la place du relais avec une résistance.

Réveil sonnant

Comment réaliser un circuit de verrou à transistors

Maintenant, nous allons vous montrer comment utiliser deux transistors pour former un verrou. D'abord, regardons le diagramme de circuit et les composants avant de plonger dans la construction :

Un circuit de verrou à transistors simple

Aussi, voici le circuit de plaque d'essai assemblé du diagramme de circuit ci-dessus :

Circuit de plaque d'essai assemblé

Composants du circuit

• LED
• (2) résistances 2,2 kΩ
• Résistance 1 kΩ
• Résistance 330 Ω
• Source d'alimentation
• Transistor NPN BC547
• Transistor PNP BC557
• Plaque d'essai (breadboard)

Construction du circuit

Pour ce circuit, votre premier transistor est le BC547, tandis que le second transistor est le BC557.

La première étape est d'installer une résistance de 2,2 kΩ dans la base du transistor BC547. Cela aide à limiter le courant qui circule dans le BC547. Les résistances sont importantes pour les bases des transistors BJT. Sinon, vous grilleriez vos transistors.

Ensuite, installez la seconde résistance de 2,2 kΩ en haut du circuit pour limiter le courant circulant dans la base du transistor BC557.

Résistances

Aussi, installez la résistance de 1 kΩ selon le diagramme du circuit sur plaque d'essai. Cette résistance vous aide à limiter le courant circulant dans la base du transistor 1 depuis la sortie du transistor 2.

Enfin, installez la LED, la résistance de 330 Ω et la source d'alimentation selon le diagramme du circuit sur plaque d'essai ci-dessus.

Une fois tout en place, il y a deux courants possibles que la base du transistor BC547 peut recevoir. D'un côté, il y a le courant que la source de tension d'entrée produit, V_IN. De l'autre, il y a le courant qui circule dans BC547 depuis le BC557.

Maintenant, le courant de la source de tension d'entrée est important pour déclencher le circuit de verrouillage. Tandis que l'autre courant de la sortie du BC557 est nécessaire pour maintenir le circuit verrouillé.

Finalement, la LED et la résistance de 330 Ω servent de sortie du circuit. Aussi, la résistance de 330 Ω aide à limiter le courant vers la LED pour prévenir les dommages.

LEDs

Pour conclure

Les verrous sont les plus petites unités de mémoire. Vous les trouverez dans la plupart des circuits et registres à décalage car ils appliquent l'entrée(s) à leur sortie aussi longtemps que vous les activez. Il y a quelques types de base de verrous, et chacun est utile dans certaines applications.

Aussi, les verrous appartiennent à un groupe appelé éléments de mémoire, avec leurs homologues étant les bascules (flip-flops). Bien que les deux soient assez différents, ils ont des utilisations similaires dans différentes applications.

Eh bien, cela résume tout ce que vous devez savoir sur les verrous à transistors et comment les faire. Si vous avez besoin de plus d'informations, n'hésitez pas à nous contacter. Nous serons heureux de vous aider.