Physical computing/Fysica van rekenen

In deze module behandelen we een aantal van de natuurkundige principes die gebruikt worden in de moderne ICT. Deze principes zijn niet erg ingewikkeld, en grotendeels te begrijpen met de natuurkunde van de VO-onderbouw.

• elektriciteit
• elektronica: transistor-schakelingen

Transistoren en transistor-schakelingen

Een transistor kun je gebruiken als een stuurbare schakelaar met twee toestanden: open ("off", geen verbinding) en gesloten ("on", verbinding). (Je kunt een transistor ook gebruiken als een versterker: er zijn dan veel tussentoestanden tussen helemaal open en helemaal gesloten. In de digitale wereld maak je daarvan geen gebruik.)

<<figuur transistor als schakelaar>>

Er zijn twee soorten transistoren: bipolaire transistoren, waarbij de stroom door de stuuringang bepaalt of de schakelaar open of dicht is; en FET-transistoren, waarbij de spanning op de stuuringang bepalend is. De moderne digitale elektronica gebruikt bijna uitsluitend (MOS)FET-transistoren, in een complementaire schakeling (CMOS).

<<figuur CMOS inverter? NAND?>>

Voorbeeld: gebruik van transistor voor een "power" schakeling.

• bipolaire transistor: met ingangsweerstand, bepaalt de (maximale) hoeveelheid stroom door de transistor; vgl. de serieweerstand van een LED.
• FET: (hoge) weerstand aan ingang naar aarde (eigenlijk een pull-down weerstand)

Praktische opmerking: er zijn speciale FETs die je kunt aansturen met een "logische" spanning van 3.3V of 5V; deze zijn geschikt om direct vanuit een microcontroller aan te sturen.