Porte logiche a diodi

Per qualche ragione, capisco le porte logiche a transistor e sono in grado di risolvere i problemi, ma per qualche ragione non capisco le porte logiche e / o costruite dai diodi. Se qualcuno me lo spiegasse usando l'analisi dei circuiti, lo apprezzerei.

Tutto quello che devi ricordare è che la corrente scorre attraverso un diodo nella direzione della freccia.

Nel caso della porta OR, se non vi è alcun potenziale (cioè logica 0 o massa) su entrambi gli ingressi, nessuna corrente passerà attraverso uno dei diodi e la resistenza di pull-down R manterrà l'uscita a terra (logica 0).$_{L}$

Se uno degli ingressi ha una tensione positiva (logica 1) sul suo ingresso (In 1 o 2), la corrente passerà attraverso i diodi e apparirà sull'uscita Out, meno la tensione diretta del diodo (aka diodo far cadere).

La porta AND sembra più impegnativa a causa dei diodi invertiti, ma non lo è.

Se uno degli ingressi (In 1 o In 2) è al potenziale di terra (logica 0), quindi a causa del potenziale più elevato sul lato dell'anodo a causa della tensione positiva dal resistore R , la corrente scorrerà attraverso i diodi ) e la tensione sull'uscita Out sarà uguale alla tensione diretta del diodo, 0,7 v.$_{L}$

Se entrambi gli ingressi della porta AND sono alti (logica 1), allora nessuna corrente passerà attraverso nessuno dei diodi e la tensione positiva attraverso R apparirà sull'uscita Out.$_{L}$

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Per inciso, la logica dei diodi di per sé non è molto pratica. Come indicato nella descrizione della porta OR, ad esempio, la tensione sul terminale Out quando c'è un alto logico (1) su uno degli ingressi sarà la tensione sull'ingresso meno una caduta di diodo. Questa caduta di tensione non può essere recuperata usando solo circuiti passivi, quindi questo limita fortemente il numero di porte che possono essere messe in cascata.

Con la logica a diodi, è anche difficile costruire porte diverse da AND e OR. NON sono possibili cancelli.

Quindi inserire DTL (logica a transistor a diodi), che aggiunge un transistor NPN all'uscita delle porte sopra descritte. Ciò li trasforma in porte NAND e NOR , che possono essere utilizzate per creare qualsiasi altro tipo di funzione logica.

A volte una combinazione di logica a diodi e DTL sarà usata insieme; logica a diodi per la sua semplicità e DTL per fornire negazione e rigenerazione dei livelli di segnale. Il computer di guida per il missile Minuteman II , sviluppato nei primi anni '60, utilizzava una combinazione di logica a diodi e logica a transistor a diodi contenuta nei primi circuiti integrati realizzati da Texas Instruments.

Puoi capire facilmente i circuiti logici realizzati dai diodi considerando il modello ideale di un diodo in cui ignoriamo la caduta di tensione diretta integrata di un diodo da 0,6-0,7 v, qualsiasi resistenza in serie e non idealità. Quindi in sostanza consideriamo il diodo ideale come un interruttore perfetto: è chiuso quando polarizzato in avanti e aperto quando polarizzato al contrario

Modello a diodo ideale

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

Utilizzando questo modello, consente di calcolare la corrente I attraverso la resistenza

OR Gate

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

Ogni volta che almeno uno dei due ingressi è tenuto in alto (Es), una corrente diversa da zero fluisce verso terra attraverso il resistore poiché il rispettivo diodo è polarizzato in avanti e funge da cortocircuito. Poiché la caduta di tensione attraverso un diodo che funge da cortocircuito è 0, quindi il morsetto Out viene mantenuto per l'ingresso alto (Es). Quando entrambi gli ingressi vengono mantenuti a terra (0v), entrambi i diodi sono polarizzati al contrario e quindi in circuito aperto e non passa corrente attraverso il resistore. Di conseguenza, il terminale Out è ora tenuto a terra (0v)

AND Gate

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

Ogni volta che almeno uno dei due terminali di ingresso viene tenuto a terra (0v), il loro rispettivo diodo è polarizzato in avanti e funge da cortocircuito causando il flusso di corrente diversa da zero attraverso il resistore. Poiché la caduta di tensione attraverso un diodo che funge da cortocircuito è 0, quindi il morsetto Out è tenuto a terra (0v). Quando entrambi gli ingressi sono tenuti in alto (Es), ora entrambi i diodi sono polarizzati al contrario e quindi fungono da circuiti aperti e non passa corrente attraverso il resistore. Di conseguenza, il terminale Out è ora portato in alto (Es)

Posso spiegare con il cancello OR. Il resistore pull down imposta l'uscita su 0 V, ma attraverso un'impedenza relativamente alta.

Un diodo può essere pensato semplicemente come un interruttore, se c'è una tensione positiva attraverso di esso (dove "positivo" può essere interpretato come più della tensione di accensione) allora è una bassa impedenza. Se c'è una tensione negativa, c'è un'alta impedenza.

Ora, guarda il cancello OR. Se IN1 e IN2 sono entrambi bassi, entrambi i diodi sono OFF (ovvero sono ad alta impedenza). Quindi, la resistenza di pulldown domina e l'uscita è zero.

Se IN1 è alto, ad esempio, il diodo si accende e IN1 combatte con il resistore a discesa. Tuttavia, se IN1 ha un'impedenza di uscita bassa (che dovrebbe), allora vincerà il tiro alla fune e l'uscita andrà su IN1 o ALTA. Lo stesso argomento vale se IN2 o IN1 e IN2 sono alti.

Tieni presente che il diagramma come disegnato implica IN1 e IN2 = Es.

Inoltre, ricorda i punti del diodo nella direzione della tensione, quindi se il lato verso cui punta la freccia è inferiore al lato da cui punta la freccia, il diodo è ON.

Nel caso "AND", sotto, Y diventerà vero (alto) se A AND B sono veri, mentre nel caso "OR", Y diventerà vero quando A OR B sono veri