Схемы переключения диодов

Диоды могут выполнять коммутационные и цифровые логические операции. Прямое и обратное смещение переключают диод между состояниями низкого и высокого импеданса соответственно. Таким образом, он служит переключателем.

Логика

Диоды могут выполнять функции цифровой логики:И и ИЛИ. Диодная логика использовалась в первых цифровых компьютерах. Сегодня он находит ограниченное применение. Иногда бывает удобно собрать один логический вентиль из нескольких диодов.

И ворота

Диод И вентиль

Логический элемент И показан на рисунке выше. Логические ворота имеют входы и выход (Y), который является функцией входов. На входе логического элемента высокий уровень (логическая 1), скажем, 10 В, или низкий уровень, 0 В (логический 0).

На рисунке логические уровни генерируются переключателями. Если переключатель в верхнем положении, входной сигнал фактически высокий (1). Если переключатель находится в нижнем положении, он подключает катод диода к земле, которая имеет низкий уровень (0). Выход зависит от комбинации входов в A и B. Входы и выходы обычно записываются в «таблицу истинности» в пункте (c) для описания логики логического элемента. В (а) все входы высокие (1). Это записано в последней строке таблицы истинности в (c).

Выход Y имеет высокий уровень (1) из-за V + на верхней части резистора. На него не влияют открытые переключатели. В точке (b) переключатель A подтягивает катод подключенного диода к низкому уровню, а выход Y - к низкому уровню (0,7 В). Это записано в третьей строке таблицы истинности.

Вторая строка таблицы истинности описывает выход с переключателями, перевернутыми по сравнению с (b). Переключатель B подтягивает диод и выводит низкий уровень. В первой строке таблицы истинности записано значение Output =0 для обоих входов low (0).

Таблица истинности описывает функцию логического И. Резюме:оба входа A и B дают высокий результат (1) на выходе.

ИЛИ ворота

Логический элемент ИЛИ с двумя входами, состоящий из пары диодов, показан на рисунке ниже. Если оба входа имеют низкий логический уровень в точке (a), как имитируется обоими переключателями «вниз», резистор подтягивает выход Y к низкому уровню. Этот логический ноль записан в первой строке таблицы истинности в (c). Если на одном из входов высокий уровень, как на (b), или на другом входе высокий уровень, или на обоих входах высокий уровень, диод (ы) проводит (-ы), подтягивая выход Y к высокому уровню.

Эти результаты переупорядочены во второй-четвертой строках таблицы истинности. Резюме:любой входной «высокий» максимум равен Y.

Элемент ИЛИ:(a) Первая строка таблицы истинности (TT). (б) Третья строка ТТ. (d) Логическое ИЛИ источника питания и резервного аккумулятора.

Применение логики OR

Резервная батарея может быть подключена ИЛИ к источнику постоянного тока с питанием от сети, как показано на рисунке выше (d), для питания нагрузки даже во время сбоя питания. При наличии переменного тока сетевое питание питает нагрузку, предполагая, что оно имеет более высокое напряжение, чем батарея. В случае сбоя питания напряжение в сети падает до 0 В; батарея питает нагрузку.

Диоды должны быть включены последовательно с источниками питания, чтобы предотвратить разряд батареи из-за сбоя в сети и предотвратить перезарядку батареи при наличии сетевого питания. Сохраняет ли ваш компьютер настройки BIOS при выключении? Сохраняет ли ваш видеомагнитофон (кассетный видеомагнитофон) настройки часов после сбоя питания? (ПК да, старый видеомагнитофон нет, новый видеомагнитофон да.)

Аналоговый переключатель

Диоды могут переключать аналоговые сигналы. Обратно смещенный диод выглядит как разомкнутая цепь. Диод с прямым смещением - это провод с низким сопротивлением. Единственная проблема - изолировать переключаемый сигнал переменного тока от управляющего сигнала постоянного тока.

Схема на рисунке ниже представляет собой параллельную резонансную сеть:резонансный настраивающий индуктор, соединенный параллельно с одним (или несколькими) переключаемыми конденсаторами резонатора. Этот параллельный LC-резонансный контур может быть фильтром предварительного выбора для радиоприемника. Это может быть частотно-определяющая сеть генератора (не показан). Линии цифрового управления могут управляться микропроцессорным интерфейсом.

Переключатель диода:цифровой управляющий сигнал (низкий) выбирает конденсатор резонатора путем прямого смещения переключающего диода.

Блокирующий конденсатор постоянного тока большой емкости заземляет резонансную индуктивность настройки для переменного тока, блокируя постоянный ток. Он будет иметь низкое реактивное сопротивление по сравнению с реактивными сопротивлениями параллельных ЖК. Это предотвращает замыкание анодного постоянного напряжения на землю резонансным настраивающим дросселем. Переключаемый конденсатор резонатора выбирается путем подтягивания соответствующего низкого уровня цифрового управления. Это прямое смещение переключающего диода.

Путь постоянного тока проходит от +5 В через ВЧ-дроссель (RFC), переключающий диод и RFC на землю через цифровое управление. Назначение RFC на +5 В - защитить переменный ток от источника +5 В. RFC, соединенный с цифровым управлением, предназначен для предотвращения попадания переменного тока во внешнюю линию управления. Разделительный конденсатор замыкает небольшой ток переменного тока, протекающий через RFC, на землю, минуя внешнюю цифровую линию управления.

При высоком уровне всех трех линий цифрового управления (≥ + 5 В) переключаемые конденсаторы резонатора не выбираются из-за обратного смещения диода. При понижении уровня одной или нескольких линий выбирается один или несколько переключаемых конденсаторов резонатора соответственно. Чем больше конденсаторов подключается параллельно резонансной настраивающей катушке индуктивности, тем меньше резонансная частота.

Емкость диода с обратным смещением может быть значительной по сравнению с цепями с очень высокой или сверхвысокой частотой. PIN-диоды могут использоваться в качестве переключателей для снижения емкости.

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ТАБЛИЦЫ:

• Рабочий лист базовой логики