Diodeschakelcircuits

Diodes kunnen schakelende en digitale logische bewerkingen uitvoeren. Voorwaartse en achterwaartse voorspanning schakelen een diode tussen respectievelijk de lage en hoge impedantietoestanden. Het dient dus als een schakelaar.

Logica

Diodes kunnen digitale logische functies uitvoeren:AND en OR. Diodelogica werd gebruikt in vroege digitale computers. Het vindt vandaag slechts een beperkte toepassing. Soms is het handig om uit een paar diodes een enkele logische poort te maken.

EN-poort

Diode EN poort

Een EN-poort wordt getoond in de bovenstaande afbeelding. Logische poorten hebben ingangen en een uitgang (Y) die een functie is van de ingangen. De ingangen naar de poort zijn hoog (logisch 1), zeg 10 V, of laag, 0 V (logisch 0).

In de figuur worden de logische niveaus gegenereerd door schakelaars. Als een schakelaar omhoog staat, is de ingang effectief hoog (1). Als de schakelaar omlaag is, verbindt deze een diodekathode met aarde, die laag is (0). De output is afhankelijk van de combinatie van inputs bij A en B. De inputs en outputs worden gewoonlijk vastgelegd in een “truth table” bij (c) om de logica van een poort te beschrijven. Bij (a) zijn alle ingangen hoog (1). Dit is vastgelegd in de laatste regel van de waarheidstabel bij (c).

De uitgang, Y, is hoog (1) vanwege de V+ aan de bovenkant van de weerstand. Het wordt niet beïnvloed door open schakelaars. Bij (b) trekt schakelaar A de kathode van de aangesloten diode laag en output Y laag (0,7 V). Dit wordt vastgelegd in de derde regel van de waarheidstabel.

De tweede regel van de waarheidstabel beschrijft de uitvoer met de schakelaars omgekeerd van (b). Schakelaar B trekt de diode en output laag. De eerste regel van de waarheidstabel registreert de Output=0 voor beide input low (0).

De waarheidstabel beschrijft een logische EN-functie. Samenvatting:zowel input A als B high levert een high (1) out op.

OF poort

Een OF-poort met twee ingangen, bestaande uit een paar diodes, wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding. Als beide ingangen logisch laag zijn bij (a), zoals gesimuleerd door beide schakelaars "naar beneden", wordt de uitgang Y door de weerstand laag getrokken. Deze logische nul wordt vastgelegd in de eerste regel van de waarheidstabel bij (c). Als een van de ingangen hoog is zoals bij (b), of de andere ingang hoog is, of beide ingangen hoog, geleidt (geleiden) de diode(s), waardoor de uitgang Y hoog wordt.

Deze resultaten worden opnieuw gerangschikt in de tweede tot en met de vierde regel van de waarheidstabel. Samenvatting:elke input "high" is een high out op Y.

OF-poort:(a) De eerste regel van de waarheidstabel (TT). (b) De derde regel van de TT. (d) Logische OR van voeding en back-upbatterij.

Toepassingen van OR Logic

Een back-upbatterij kan OR-bedraad zijn met een lijngestuurde gelijkstroomvoeding in afbeelding hierboven (d) om een ​​belasting van stroom te voorzien, zelfs tijdens een stroomstoring. Als er wisselstroom aanwezig is, voedt de lijnvoeding de belasting, ervan uitgaande dat deze een hogere spanning heeft dan de batterij. Bij stroomuitval daalt de netspanning tot 0 V; de batterij voedt de lading.

De diodes moeten in serie staan ​​met de stroombronnen om te voorkomen dat een defecte lijntoevoer de batterij leegraakt en om te voorkomen dat de batterij overladen wordt wanneer lijnstroom beschikbaar is. Behoudt uw pc-computer de BIOS-instelling wanneer deze is uitgeschakeld? Behoudt uw videorecorder (videocassetterecorder) de klokinstelling na een stroomstoring? (PC Ja, oude videorecorder nee, nieuwe videorecorder ja.)

Analoge schakelaar

Diodes kunnen analoge signalen schakelen. Een omgekeerde voorgespannen diode lijkt een open circuit te zijn. Een voorwaarts voorgespannen diode is een geleider met lage weerstand. Het enige probleem is het isoleren van het AC-signaal dat wordt geschakeld van het DC-stuursignaal.

Het circuit in de onderstaande afbeelding is een parallel resonantienetwerk:resonante afstemspoel parallel geschakeld met een (of meer) van de geschakelde resonatorcondensatoren. Deze parallelle LC-resonantiekring zou een preselectorfilter voor een radio-ontvanger kunnen zijn. Het zou het frequentiebepalende netwerk van een oscillator kunnen zijn (niet getoond). De digitale stuurlijnen kunnen worden aangestuurd door een microprocessorinterface.

Diodeschakelaar:een digitaal stuursignaal (laag) selecteert een resonatorcondensator door de schakeldiode voorwaarts te sturen.

De grote DC-blokkeercondensator aardt de resonante afstemspoel voor AC terwijl DC wordt geblokkeerd. Het zou een lage reactantie hebben in vergelijking met de parallelle LC-reactanties. Dit voorkomt dat de anode-gelijkspanning wordt kortgesloten naar aarde door de resonante afstemspoel. Een geschakelde resonatorcondensator wordt geselecteerd door de bijbehorende digitale regelaar laag te trekken. Hierdoor wordt de schakeldiode voorgespannen.

Het DC-stroompad loopt van +5 V via een RF-smoorspoel (RFC), een schakeldiode en een RFC naar aarde via de digitale besturing. Het doel van de RFC bij de +5 V is om AC uit de +5 V-voeding te houden. De RFC in serie met de digitale besturing is om AC uit de externe besturingslijn te houden. De ontkoppelingscondensator sluit de kleine AC die door de RFC lekt naar aarde, waarbij de externe digitale besturingslijn wordt omzeild.

Met alle drie de digitale stuurlijnen hoog (≥+5 V), worden er geen geschakelde resonatorcondensatoren geselecteerd vanwege de omgekeerde diode-voorspanning. Door een of meer lijnen laag te trekken, worden respectievelijk een of meer geschakelde resonatorcondensatoren geselecteerd. Naarmate er meer condensatoren parallel met de resonantieafstemspoel worden geschakeld, neemt de resonantiefrequentie af.

De capaciteit van de diode met omgekeerde voorspanning kan aanzienlijk zijn in vergelijking met circuits met een zeer hoge of ultrahoge frequentie. PIN-diodes kunnen worden gebruikt als schakelaars voor een lagere capaciteit.

GERELATEERDE WERKBLAD:

• Basis Logic Gates-werkblad