Cổng logic Diode

Vì một số lý do, tôi hiểu các cổng logic bóng bán dẫn và tôi có thể giải quyết các vấn đề, nhưng vì một số lý do tôi không hiểu và / hoặc các cổng logic được xây dựng bởi điốt. Nếu ai đó có thể giải thích cho tôi bằng cách sử dụng phân tích mạch, tôi sẽ đánh giá cao điều đó.

Tất cả bạn phải nhớ, là dòng điện chạy qua một diode theo hướng mũi tên.

$_{L}$

Nếu một trong hai đầu vào có điện áp dương (logic 1) trên đầu vào của nó (Trong 1 hoặc 2), thì dòng điện sẽ đi qua (các) diode và xuất hiện trên đầu ra Out, trừ điện áp chuyển tiếp của diode (còn gọi là diode) rơi vãi).

Cổng AND có vẻ khó khăn hơn vì các điốt đảo ngược, nhưng không phải vậy.

$_{L}$

$_{L}$

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

Như một bên, logic diode của chính nó là không thực tế. Như đã lưu ý trong phần mô tả cổng OR, ví dụ, điện áp trên đầu ra Out khi có mức logic cao (1) trên một trong hai đầu vào sẽ là điện áp trên đầu vào trừ đi một giọt diode. Sự sụt giảm điện áp này không thể được phục hồi chỉ bằng các mạch thụ động, vì vậy điều này hạn chế nghiêm trọng số lượng cổng có thể được xếp tầng.

Với logic diode, cũng khó xây dựng bất kỳ cổng nào ngoài AND và OR. KHÔNG cổng là không thể.

Vì vậy, nhập DTL (logic bóng bán dẫn diode), bổ sung một bóng bán dẫn NPN vào đầu ra của các cổng được mô tả ở trên. Điều này biến chúng thành các cổng NAND và NOR , một trong hai có thể được sử dụng để tạo ra bất kỳ loại chức năng logic nào khác.

Đôi khi, sự kết hợp của logic diode và DTL sẽ được sử dụng cùng nhau; Diode logic vì tính đơn giản của nó và DTL để cung cấp sự phủ định và tái tạo các mức tín hiệu. Máy tính dẫn đường cho tên lửa Minuteman II , được phát triển vào đầu những năm 1960, đã sử dụng kết hợp logic diode và logic bóng bán dẫn diode có trong các mạch tích hợp ban đầu do Texas Cụ chế tạo.

Bạn có thể hiểu dễ dàng các mạch logic được tạo ra từ điốt bằng cách xem xét mô hình lý tưởng của một diode trong đó chúng ta bỏ qua việc giảm điện áp chuyển tiếp 0,6-0,7v của một diode, bất kỳ điện trở lớn và không lý tưởng nào. Vì vậy, về cơ bản, chúng tôi coi diode lý tưởng là một công tắc hoàn hảo: nó được đóng lại khi phân cực thuận và mở khi phân cực ngược

Mô hình Diode lý tưởng

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

Sử dụng mô hình này, cho phép tính toán dòng I qua điện trở

Cổng OR

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

Bất cứ khi nào ít nhất một trong hai đầu vào được giữ ở mức cao (Es), một dòng điện khác không hướng về mặt đất qua điện trở khi diode tương ứng bị lệch về phía trước và hoạt động như ngắn mạch. Khi điện áp rơi trên một diode đóng vai trò ngắn mạch là 0, do đó đầu ra Out được giữ ở mức cao (Es). Khi cả hai đầu vào được giữ xuống đất (0v), cả hai điốt đều bị phân cực ngược và do đó được mở mạch và không có dòng điện chạy qua điện trở. Do đó, thiết bị đầu cuối Out hiện được giữ ở mặt đất (0v)

Và cổng

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

Bất cứ khi nào ít nhất một trong hai cực đầu vào được giữ xuống đất (0v), diode tương ứng của chúng bị lệch về phía trước và hoạt động như ngắn mạch khiến dòng điện khác không chạy qua điện trở. Khi điện áp rơi trên một diode đóng vai trò ngắn mạch là 0, do đó đầu ra Out được giữ xuống đất (0v). Khi cả hai đầu vào được giữ ở mức cao (Es), bây giờ cả hai điốt đều bị phân cực ngược và do đó hoạt động như các mạch mở và không có dòng điện chạy qua điện trở. Do đó, thiết bị đầu cuối Out hiện được kéo lên cao (Es)

Tôi có thể giải thích với cổng OR. Điện trở kéo xuống đặt đầu ra thành 0 V, nhưng thông qua trở kháng tương đối cao.

Một diode có thể được coi đơn giản là một công tắc, nếu có một điện áp dương trên nó (trong đó "dương" có thể được hiểu là nhiều hơn điện áp bật) thì đó là trở kháng thấp. Nếu có điện áp âm thì có trở kháng cao.

Bây giờ, hãy nhìn vào cổng OR. Nếu IN1 và IN2 đều thấp, thì cả hai điốt đều TẮT (tức là chúng có trở kháng cao). Vì vậy, điện trở kéo xuống chiếm ưu thế và đầu ra bằng không.

Nếu IN1 cao, chẳng hạn, thì diode bật và IN1 chiến đấu với điện trở kéo xuống. Tuy nhiên, nếu IN1 có trở kháng đầu ra thấp (cần phải có) thì nó sẽ thắng cuộc chiến kéo dài và đầu ra sẽ chuyển sang IN1, hoặc CAO. Đối số tương tự giữ nếu IN2 hoặc cả IN1 và IN2 đều cao.

Hãy ghi nhớ, sơ đồ như được vẽ ngụ ý IN1 và IN2 = Es.

Ngoài ra, hãy nhớ các điểm diode theo hướng của điện áp, vì vậy nếu phía bên mũi tên chỉ vào nhỏ hơn phía mũi tên đang chỉ từ thì diode sẽ BẬT.

Trong trường hợp "VÀ", bên dưới, Y sẽ chỉ đúng (cao) nếu A VÀ B là đúng, trong khi trong trường hợp "HOẶC", Y sẽ trở thành đúng khi A HOẶC B đúng