Диодные логические ворота

По какой-то причине я понимаю логические элементы транзисторной логики и могу решать проблемы, но по какой-то причине я не понимаю логические элементы и / или логические элементы, построенные с помощью диодов. Если кто-то может объяснить это мне с помощью анализа цепей, я был бы признателен за это.

Все, что вы должны помнить, это то, что ток течет через диод в направлении стрелки.

В случае логического элемента ИЛИ, если на обоих входах нет потенциала (т. Е. Логики 0 или земли) , ток не будет проходить через любой из диодов, а понижающий резистор R L будет удерживать выход на земле (логика 0 ).$_{L}$

Если какой- либо из входов имеет положительное (логическое 1) напряжение на своем входе (In 1 или 2), то ток будет проходить через диод (-ы) и появляться на выходе Out, за вычетом прямого напряжения диода (он же диод). падение).

Ворота И выглядят более сложными из-за перевернутых диодов, но это не так.

Если какой-либо вход (In 1 или In 2) имеет потенциал земли (логический 0), то из-за более высокого потенциала на стороне анода из-за положительного напряжения от резистора R$_{L}$

Если оба входа на логическом элементе И имеют высокий уровень (логика 1), то ни один из диодов не пройдет ток, а положительное напряжение - через R$_{L}$

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

Кроме того, диодная логика сама по себе не очень практична. Как отмечено в описании логического элемента ИЛИ, например, напряжение на выходной клемме при высоком логическом уровне (1) на любом из входов будет напряжением на входе минус падение диода. Это падение напряжения не может быть восстановлено с помощью только пассивных цепей, поэтому это серьезно ограничивает количество затворов, которые могут быть каскадными.

С помощью диодной логики также трудно построить какие-либо вентили, кроме AND и OR. НЕ ворота не возможны.

Поэтому введите DTL (диодная транзисторная логика), которая добавляет NPN-транзистор к выходу затворов, описанных выше. Это превращает их в NAND и NOR , которые можно использовать для создания любых других логических функций.

Иногда комбинация диодной логики и DTL будет использоваться вместе; диодная логика за ее простоту и DTL для обеспечения отрицания и регенерации уровней сигнала. Управляющий компьютер для ракеты Minuteman II , разработанный в начале 1960-х годов, использовал комбинацию диодной логики и диодной транзисторной логики, которая содержалась в ранних интегральных микросхемах производства Texas Instruments.

Вы можете легко понять логические схемы, сделанные из диодов, рассматривая идеальную модель диода, в которой мы игнорируем встроенное прямое падение напряжения на диодах 0,6-0,7 В, любое объемное сопротивление и неидеальность. Таким образом, в основном мы рассматриваем идеальный диод в качестве идеального переключателя: он закрыт при прямом смещении и открыт при обратном смещении

Идеальная модель диода

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

Используя эту модель, давайте посчитаем ток через резистор

ИЛИ Ворота

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

Всякий раз, когда хотя бы один из двух входов удерживается на высоком уровне (Es), ненулевой ток течет к земле через резистор, поскольку соответствующий диод смещен в прямом направлении и действует как короткое замыкание. Поскольку падение напряжения на диоде, действующем в качестве короткого замыкания, равно 0, следовательно, клемма Out удерживается на высоком уровне входа (Es). Когда оба входа удерживаются на земле (0 В), оба диода смещены в обратном направлении и, следовательно, разомкнуты, и через резистор ток не течет. В результате терминал Out теперь удерживается на земле (0v)

И Ворота

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

Всякий раз, когда хотя бы одна из двух входных клемм удерживается на заземлении (0 В), их соответствующий диод смещен в прямом направлении и действует как короткое замыкание, в результате чего через резистор протекает ненулевой ток. Поскольку падение напряжения на диоде, действующем в качестве короткого замыкания, равно 0, следовательно, клемма Out удерживается на земле (0 В). Когда оба входа поддерживаются на высоком уровне (Es), теперь оба диода смещены в обратном направлении и, таким образом, действуют как разомкнутые цепи, и через резистор ток не течет. В результате терминал Out теперь тянется к максимуму (Es)

Я могу объяснить с помощью ворот ИЛИ. Понижающий резистор устанавливает выходной сигнал на 0 В, но через относительно высокий импеданс.

Диод можно рассматривать просто как выключатель, если на нем имеется положительное напряжение (где «положительный» можно интерпретировать как большее, чем напряжение включения), то это низкий импеданс. Если есть отрицательное напряжение, значит высокий импеданс.

Теперь посмотрите на ворота ИЛИ. Если IN1 и IN2 оба имеют низкий уровень, тогда оба диода выключены (т.е. они имеют высокий импеданс). Итак, резистор понижения доминирует, а выходной сигнал равен нулю.

Например, если IN1 высокий, то включается диод, и IN1 сопротивляется понижающему резистору. Однако, если IN1 имеет низкий выходной импеданс (что и должно быть), он выиграет перетягивание каната, и выходной сигнал перейдет к IN1 или HIGH. Тот же аргумент имеет место, если IN2 или оба IN1 и IN2 высоки.

Имейте в виду, что нарисованная диаграмма подразумевает IN1 и IN2 = Es.

Кроме того, помните, что диод указывает в направлении напряжения, поэтому, если сторона, на которую указывает стрелка, меньше, чем сторона, на которую указывает стрелка, диод включен.

В случае «И», приведенном ниже, Y станет истинным (высоким), только если A И B верны, в то время как в случае «ИЛИ» Y станет истинным, когда A ИЛИ B верны.