ダイオード論理ゲート

何らかの理由でトランジスタの論理ゲートを理解し、問題を解決できましたが、何らかの理由で、ダイオードで構成された論理ゲートや論理ゲートを理解できません。誰かが回路解析を使って説明してくれるとありがたいです。

覚えておくべきことは、電流がダイオードを通って矢印の方向に流れるということです。

ORゲートの場合、両方の入力に電位（つまり、ロジック0、またはグラウンド）がない場合、どちらのダイオードにも電流が流れず、プルダウン抵抗Rが出力をグラウンドに保ちます。 （論理0）。$_{L}$

入力のいずれかがその入力（In 1または2）に正の（論理1）電圧を持っている場合、電流はダイオードを通過して出力Outに現れ、ダイオードの順方向電圧（別名ダイオード）落とす）。

ANDゲートは、ダイオードが逆になっているため、より難しく見えますが、そうではありません。

$_{L}$

$_{L}$

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余談ですが、ダイオードロジック自体はあまり実用的ではありません。たとえばORゲートの説明で述べたように、いずれかの入力に論理High（1）がある場合のOut端子の電圧は、入力の電圧からダイオードドロップを差し引いたものになります。この電圧降下は、パッシブ回路だけを使用して回復することはできないため、カスケードできるゲートの数が大幅に制限されます。

ダイオードロジックでは、ANDおよびOR以外のゲートを構築することも困難です。NOTゲートは使用できません。

したがって、上記のゲートの出力にNPNトランジスタを追加するDTL（ダイオードトランジスタロジック）を入力します。これにより、NANDゲートとNORゲートに変わり、どちらも他の種類の論理関数を作成するために使用できます。

場合によっては、ダイオードロジックとDTLの組み合わせが一緒に使用されます。シンプルにするためのダイオードロジック、および信号レベルの否定と再生成を提供するDTL。1960年代初頭に開発されたMinuteman IIミサイルの誘導コンピュータは、Texas Instrumentsによって作られた初期の集積回路に含まれるダイオードロジックとダイオードトランジスタロジックの組み合わせを使用していました。

ダイオードの理想的なモデルを検討することで、ダイオードから作成された論理回路を簡単に理解できます。このモデルでは、ダイオードの内蔵の順方向電圧降下0.6〜0.7 v、バルク抵抗、非理想性を無視します。したがって、基本的には理想的なダイオードを完全なスイッチと見なします。順方向にバイアスすると閉じ、逆方向にバイアスすると開きます。

理想的なダイオードモデル

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

このモデルを使用して、抵抗を通過する電流Iを計算します

ORゲート

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

2つの入力の少なくとも1つがハイ（Es）に保持されると、それぞれのダイオードが順方向にバイアスされて短絡回路として機能するため、抵抗を介してゼロ以外の電流がグランドに向かって流れます。短絡回路として機能するダイオードの電圧降下は0であるため、端子Outは入力ハイ（Es）に保持されます。両方の入力がグランド（0v）に保持されている場合、両方のダイオードは逆バイアスされているため開回路になり、電流は抵抗に流れません。その結果、端子Outは接地（0v）に保持されます。

ANDゲート

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

2つの入力端子の少なくとも1つがグランド（0v）に保持されると、それぞれのダイオードが順方向にバイアスされ、短絡回路として機能して、抵抗器にゼロ以外の電流が流れます。短絡回路として機能するダイオードの電圧降下は0であるため、端子Outはグランド（0v）に保持されます。両方の入力がハイ（Es）に保持されると、両方のダイオードが逆バイアスされ、開回路として機能し、抵抗を介して電流が流れなくなります。その結果、端子OutがHigh（Es）になりました。

ORゲートで説明できます。プルダウン抵抗は出力を0 Vに設定しますが、比較的高いインピーダンスを介します。

ダイオードは単にスイッチと考えることができます。ダイオードの両端に正の電圧がある場合（「正」はターンオン電圧よりも大きいと解釈できる場合）、インピーダンスは低くなります。負の電圧がある場合、高インピーダンスがあります。

次に、ORゲートを見てください。IN1とIN2が両方ともローの場合、両方のダイオードがオフになります（つまり、高インピーダンスになります）。したがって、プルダウン抵抗が支配的になり、出力はゼロになります。

たとえば、IN1がハイの場合、ダイオードがオンになり、IN1はプルダウン抵抗と競合します。ただし、IN1の出力インピーダンスが低い場合は（そうする必要があります）、綱引きに勝ち、出力はIN1またはHIGHになります。IN2またはIN1とIN2の両方が高い場合にも、同じ議論が当てはまります。

描かれた図は、IN1およびIN2 = Esを意味することに注意してください。

また、ダイオードは電圧の方向を指しているので、矢印が指している側が矢印が指している側よりも小さい場合、ダイオードはオンです。

以下の「AND」の場合、YはA AND Bが真の場合にのみ真（高）になります が、「OR」の場合、A OR Bが真の場合、Y は真になります。