Puertas lógicas de diodos

Por alguna razón, entiendo las puertas lógicas de transistores y soy capaz de resolver problemas, pero por alguna razón no entiendo las puertas lógicas y / o construidas por diodos. Si alguien me lo puede explicar utilizando el análisis de circuito, lo agradecería.

Todo lo que debe recordar es que la corriente fluye a través de un diodo en la dirección de la flecha.

$_{L}$

Si cualquiera de las entradas tiene un voltaje positivo (lógico 1) en su entrada (In 1 o 2), la corriente pasará a través del diodo (s) y aparecerá en la salida Out, menos el voltaje directo del diodo (también conocido como diodo soltar).

La compuerta AND parece más desafiante debido a los diodos invertidos, pero no lo es.

$_{L}$

$_{L}$

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Por otro lado, la lógica de diodos por sí sola no es muy práctica. Como se señala en la descripción de la puerta OR, por ejemplo, el voltaje en el terminal de salida cuando hay un alto lógico (1) en cualquiera de las entradas será el voltaje en la entrada menos una caída de diodo. Esta caída de voltaje no se puede recuperar utilizando solo circuitos pasivos, por lo que limita severamente el número de puertas que pueden conectarse en cascada.

Con la lógica de diodos, también es difícil construir compuertas que no sean AND y OR. NO puertas no son posibles.

Ingrese DTL (lógica de transistor de diodo), que agrega un transistor NPN a la salida de las compuertas descritas anteriormente. Esto los convierte en puertas NAND y NOR , cualquiera de las cuales se puede utilizar para crear cualquier otro tipo de función lógica.

Algunas veces se usará una combinación de lógica de diodo y DTL juntas; lógica de diodo por su simplicidad, y DTL para proporcionar negación y regeneración de niveles de señal. La computadora de guía para el misil Minuteman II , desarrollada a principios de la década de 1960, utilizaba una combinación de lógica de diodo y lógica de transistor de diodo contenida en los primeros circuitos integrados fabricados por Texas Instruments.

Puede comprender fácilmente comprender los circuitos lógicos hechos de diodos al considerar el modelo ideal de un diodo en el que ignoramos la caída de tensión directa incorporada de 0.6-0.7v de un diodo, cualquier resistencia a granel y no idealidades. Básicamente, consideramos que el diodo ideal es un interruptor perfecto: se cierra cuando se polariza hacia adelante y se abre cuando se polariza inversamente

Modelo de diodo ideal

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

Usando este modelo, calculemos la corriente I a través de la resistencia

O puerta

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

Siempre que al menos una de las dos entradas se mantenga alta (Es), una corriente distinta de cero fluye hacia la tierra a través de la resistencia, ya que el diodo respectivo se polariza hacia adelante y actúa como cortocircuito. Como la caída de voltaje a través de un diodo que actúa como un cortocircuito es 0, por lo tanto, el terminal Out se mantiene en la entrada alta (Es). Cuando ambas entradas se mantienen a tierra (0v), ambos diodos tienen polarización inversa y, por lo tanto, se abren en circuito y no fluye corriente a través de la resistencia. Como resultado, el terminal Out ahora se mantiene en tierra (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

Siempre que al menos uno de los dos terminales de entrada se mantenga conectado a tierra (0v), su diodo respectivo se polariza hacia adelante y actúa como un cortocircuito que hace que la corriente no nula fluya a través de la resistencia. Como la caída de voltaje en un diodo que actúa como un cortocircuito es 0, por lo tanto, el terminal Out se mantiene a tierra (0v). Cuando ambas entradas se mantienen altas (Es), ahora ambos diodos tienen polarización inversa y, por lo tanto, actúan como circuitos abiertos y no fluye corriente a través de la resistencia. Como resultado, el terminal Out ahora se coloca en alto (Es)

Puedo explicarlo con la puerta OR. La resistencia pull-down establece la salida a 0 V, pero a través de una impedancia relativamente alta.

Un diodo puede considerarse simplemente como un interruptor, si hay un voltaje positivo a través de él (donde "positivo" puede interpretarse como más que el voltaje de encendido), entonces es baja impedancia. Si hay un voltaje negativo, hay una alta impedancia.

Ahora, mira la puerta OR. Si IN1 e IN2 son bajos, ambos diodos están apagados (es decir, tienen alta impedancia). Entonces, la resistencia pulldown domina y la salida es cero.

Si IN1 es alto, por ejemplo, entonces el diodo se enciende y IN1 lucha con la resistencia pulldown. Sin embargo, si IN1 tiene baja impedancia de salida (que debería), ganará el tira y afloja y la salida irá a IN1, o ALTA. El mismo argumento es válido si IN2 o IN1 e IN2 son altos.

Tenga en cuenta que el diagrama dibujado implica IN1 e IN2 = Es.

Además, recuerde los puntos del diodo en la dirección del voltaje, por lo que si el lado al que apunta la flecha es menor que el lado desde el que apunta la flecha, el diodo está ENCENDIDO.

En el caso "Y", a continuación, Y solo será verdadero (alto) si A y B son verdaderos, mientras que en el caso "O", Y será verdadero cuando A o B son verdaderos