Portas de lógica de diodo

Por alguma razão, eu entendo portas lógicas de transistor e sou capaz de resolver problemas, mas por alguma razão não entendo as portas lógicas e / ou lógicas construídas por diodos. Se alguém puder me explicar usando a análise de circuitos, eu apreciaria isso.

Tudo o que você precisa lembrar é que a corrente flui através de um diodo na direção da seta.

$_{L}$

Se uma das entradas tiver uma tensão positiva (lógica 1) em sua entrada (In 1 ou 2), a corrente passará pelo (s) diodo (s) e aparecerá na saída Out, menos a tensão direta do diodo (também conhecido como diodo). solta).

O portão AND parece mais desafiador por causa dos diodos reversos, mas não é.

$_{L}$

$_{L}$

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Como um aparte, a lógica do diodo por si só não é muito prática. Como observado na descrição da porta OR, por exemplo, a tensão no terminal Out quando houver uma lógica alta (1) em uma das entradas será a tensão na entrada menos uma queda de diodo. Essa queda de tensão não pode ser recuperada usando apenas circuitos passivos, portanto isso limita severamente o número de portas que podem ser conectadas em cascata.

Com a lógica de diodos, também é difícil construir outros portões além de AND e OR. NÃO portas não são possíveis.

Portanto, insira DTL (diodo transistor logic), que adiciona um transistor NPN à saída dos portões descritos acima. Isso os transforma em portas NAND e NOR , sendo que uma delas pode ser usada para criar qualquer outro tipo de função lógica.

Às vezes, uma combinação de lógica de diodos e DTL será usada em conjunto; lógica de diodos por sua simplicidade e DTL para fornecer negação e regeneração dos níveis de sinal. O computador de orientação para o míssil Minuteman II , desenvolvido no início dos anos 60, usava uma combinação de lógica de diodo e lógica de transistor de diodo contida nos primeiros circuitos integrados fabricados pela Texas Instruments.

Você pode entender facilmente os circuitos lógicos feitos de diodos considerando o modelo ideal de um diodo no qual ignoramos a queda de tensão direta incorporada de 0,6-0,7 v de um diodo, qualquer resistência a granel e não idealidades. Então, basicamente, consideramos o diodo ideal como um interruptor perfeito: ele é fechado quando polarizado para a frente e aberto quando polarizado reversamente

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, vamos calcular a corrente I através do resistor

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

Sempre que pelo menos uma das duas entradas é mantida em alta (Es), uma corrente diferente de zero flui para o terra através do resistor, pois o respectivo diodo é polarizado para a frente e atua como curto-circuito. Como a queda de tensão em um diodo atuando como um curto-circuito é 0, o terminal Out é mantido para entrada alta (Es). Quando ambas as entradas são mantidas no terra (0v), ambos os diodos são polarizados inversamente e, portanto, abertos no circuito e nenhuma corrente flui através do resistor. Como resultado, o terminal Out agora é mantido no 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

Sempre que um dos dois terminais de entrada é mantido no terra (0v), seu respectivo diodo é polarizado para a frente e atua como um curto-circuito, fazendo com que uma corrente diferente de zero flua através do resistor. Como a queda de tensão em um diodo atuando como um curto-circuito é 0, o terminal Out é mantido no terra (0v). Quando as duas entradas são mantidas altas (Es), agora os dois diodos têm polarização reversa e, portanto, atuam como circuitos abertos e nenhuma corrente flui através do resistor. Como resultado, o terminal Out agora é puxado para alto (Es)

Eu posso explicar com o portão OR. O resistor pull down define a saída para 0 V, mas através de uma impedância relativamente alta.

Um diodo pode ser pensado simplesmente como uma chave, se houver uma tensão positiva através dele (onde "positivo" pode ser interpretado como mais do que a tensão de ativação), então é uma baixa impedância. Se houver uma tensão negativa, há uma alta impedância.

Agora, olhe para o portão da sala de cirurgia. Se IN1 e IN2 estiverem baixos, os dois diodos estarão desligados (ou seja, são de alta impedância). Portanto, o resistor de pulldown domina e a saída é zero.

Se IN1 estiver alto, por exemplo, o diodo liga e IN1 luta com o resistor de pulldown. No entanto, se IN1 tiver baixa impedância de saída (o que deveria), ele vencerá o cabo de guerra e a saída passará para IN1 ou ALTA. O mesmo argumento é válido se IN2 ou IN1 e IN2 forem altos.

Lembre-se de que o diagrama desenhado implica IN1 e IN2 = Es.

Além disso, lembre-se dos pontos do diodo na direção da tensão; portanto, se o lado para o qual a seta está apontando for menor que o lado para o qual a seta está apontando, o diodo estará LIGADO.

No caso "AND", abaixo, Y só será verdadeiro (alto) se A AND B forem verdadeiros, enquanto no caso "OU", Y será verdadeiro quando A OR B for verdadeiro