Diodenlogikgatter

Aus irgendeinem Grund verstehe ich Transistor-Logikgatter und bin in der Lage, Probleme zu lösen, aber aus irgendeinem Grund verstehe ich die durch Dioden aufgebauten und / oder Logikgatter nicht. Wenn mir jemand das mit Hilfe der Schaltungsanalyse erklären kann, würde ich das begrüßen.

Sie müssen sich nur daran erinnern, dass Strom durch eine Diode in Pfeilrichtung fließt.

Wenn im Fall des ODER-Gatters an beiden Eingängen kein Potential (dh logisch 0 oder Masse) vorhanden ist, fließt kein Strom durch eine der Dioden, und der Pulldown-Widerstand R L hält den Ausgang auf Masse (logisch 0) ).$_{L}$

Wenn entweder der Eingänge eine positive (logisch 1) Spannung an seinem Eingang (1 oder 2) hat, wird Strom durch die Diode Pass (s) und erscheinen auf den Ausgang Out, abzüglich der Durchlaßspannung der Diode (auch bekannt als Diode fallen).

Das UND-Gatter sieht aufgrund der umgekehrten Dioden schwieriger aus, ist es aber nicht.

$_{L}$

$_{L}$

----------------------------------------

Abgesehen davon ist die Diodenlogik an sich nicht sehr praktisch. Wie beispielsweise in der Beschreibung des ODER-Gatters angegeben, ist die Spannung am Ausgangsanschluss, wenn an einem der Eingänge ein logisches Hoch (1) vorliegt, die Spannung am Eingang abzüglich eines Diodenabfalls. Dieser Spannungsabfall kann nicht nur mit passiven Schaltkreisen wiederhergestellt werden, wodurch die Anzahl der kaskadierten Gates stark eingeschränkt wird.

Mit der Diodenlogik ist es auch schwierig, andere Gatter als UND und ODER zu bauen. NICHT Tore sind nicht möglich.

Geben Sie also DTL (Diodentransistorlogik) ein, die dem Ausgang der oben beschriebenen Gatter einen NPN-Transistor hinzufügt. Dies macht sie zu NAND- und NOR- Gattern, von denen jedes verwendet werden kann, um irgendeine andere Art von Logikfunktion zu erzeugen.

Manchmal wird eine Kombination aus Diodenlogik und DTL zusammen verwendet. Diodenlogik für seine Einfachheit und DTL für die Negation und Regeneration von Signalpegeln. Der in den frühen 1960er Jahren entwickelte Leitcomputer für die Minuteman II-Rakete verwendete eine Kombination aus Diodenlogik und Diodentransistorlogik, die in frühen integrierten Schaltkreisen von Texas Instruments enthalten war.

Sie können leicht verständliche Logikschaltungen aus Dioden verstehen, indem Sie das ideale Modell einer Diode betrachten, bei dem der eingebaute Durchlassspannungsabfall einer Diode von 0,6 bis 0,7 V, jeglicher Volumenwiderstand und Nichtidealitäten ignoriert werden. Grundsätzlich betrachten wir die ideale Diode als perfekten Schalter: Sie ist geschlossen, wenn sie in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist, und offen, wenn sie in Rückwärtsrichtung vorgespannt ist

Ideales Diodenmodell

Vp = voltage at P or Anode  terminal of diode 
Vn = voltage at N or Cathode terminal of diode
Vpn = Vp - Vn = terminal voltage across diode
Id = current through diode

if Vpn < 0, Diode is reverse biased and acts as an open circuit i.e. Id = 0
if Id != 0, Diode is forward biased and acts as a short circuit i.e. Vpn = 0

Berechnen wir anhand dieses Modells den Strom I durch den Widerstand

ODER Tor

In1  In2  I    Out
0v   0v   0     0v
0v   Es   Es/R  Es
Es   0v   Es/R  Es
Es   Es   Es/R  Es

Immer wenn mindestens einer der beiden Eingänge auf Hoch (Es) gehalten wird, fließt ein Strom ungleich Null durch den Widerstand in Richtung Masse, wenn die jeweilige Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt ist und als Kurzschluss wirkt. Da der Spannungsabfall an einer als Kurzschluss wirkenden Diode 0 ist, wird die Klemme Out gehalten, um den Eingang hoch (Es) zu halten. Wenn beide Eingänge auf Masse (0 V) gehalten werden, sind beide Dioden in Sperrrichtung vorgespannt und daher offen und es fließt kein Strom durch den Widerstand. Infolgedessen wird die Klemme Out jetzt auf Masse gehalten (0 V).

UND Tor

In1  In2  I    Out
0v   0v   Es/R  0v
0v   Es   Es/R  0v
Es   0v   Es/R  0v
Es   Es   0     Es

Immer wenn mindestens einer der beiden Eingangsanschlüsse gegen Masse (0 V) gehalten wird, ist ihre jeweilige Diode in Vorwärtsrichtung vorgespannt und wirkt als Kurzschluss, wodurch ein Strom ungleich Null durch den Widerstand fließt. Da der Spannungsabfall an einer als Kurzschluss wirkenden Diode 0 beträgt, wird die Klemme Out gegen Masse (0 V) gehalten. Wenn beide Eingänge hoch gehalten werden (Es), sind jetzt beide Dioden in Sperrrichtung vorgespannt und wirken somit als offene Stromkreise, und es fließt kein Strom durch den Widerstand. Infolgedessen wird das Terminal Out jetzt auf High (Es) gezogen.

Ich kann mit dem ODER-Gatter erklären. Der Pulldown-Widerstand setzt den Ausgang auf 0 V, jedoch über eine relativ hohe Impedanz.

Eine Diode kann einfach als Schalter betrachtet werden. Wenn eine positive Spannung über ihr liegt (wobei "positiv" als mehr als die Einschaltspannung interpretiert werden kann), ist sie niederohmig. Liegt eine negative Spannung vor, liegt eine hohe Impedanz vor.

Schauen Sie sich jetzt das ODER-Gatter an. Wenn IN1 und IN2 beide niedrig sind, sind beide Dioden AUS (dh sie sind hochohmig). Der Pulldown-Widerstand dominiert also und der Ausgang ist Null.

Wenn beispielsweise IN1 hoch ist, wird die Diode eingeschaltet und IN1 kämpft mit dem Pulldown-Widerstand. Wenn IN1 jedoch eine niedrige Ausgangsimpedanz hat (was es sollte), gewinnt es das Tauziehen und der Ausgang geht auf IN1 oder HIGH. Das gleiche Argument gilt, wenn IN2 oder sowohl IN1 als auch IN2 hoch sind.

Beachten Sie, dass das gezeichnete Diagramm IN1 und IN2 = Es impliziert.

Denken Sie auch daran, dass die Diode in Richtung der Spannung zeigt. Wenn also die Seite, auf die der Pfeil zeigt, kleiner ist als die Seite, von der der Pfeil zeigt, ist die Diode eingeschaltet.

Im Fall "UND" unten wird Y nur dann wahr (hoch), wenn A UND B wahr sind, während im Fall "ODER" Y wahr wird, wenn A ODER B wahr sind