Dioden-Schaltkreise

Dioden können Schalt- und digitale Logikoperationen ausführen. Vorwärts- und Rückwärtsvorspannung schalten eine Diode zwischen den Zuständen niedriger bzw. hoher Impedanz. Somit dient er als Schalter.

Logik

Dioden können digitale Logikfunktionen ausführen: UND und ODER. Diodenlogik wurde in frühen digitalen Computern verwendet. Sie findet heute nur noch eingeschränkt Anwendung. Manchmal ist es praktisch, ein einzelnes Logikgatter aus wenigen Dioden herzustellen.

                                             Diode UND Gate

Ein UND-Gatter ist in Abbildung oben gezeigt. Logikgatter haben Eingänge und einen Ausgang (Y), der eine Funktion der Eingänge ist. Die Eingänge zum Gate sind hoch (logisch 1), sagen wir 10 V, oder niedrig, 0 V (logisch 0). In der Figur werden die Logikpegel durch Schalter erzeugt. Wenn ein Schalter oben ist, ist der Eingang effektiv hoch (1). Wenn der Schalter unten ist, verbindet er eine Diodenkathode mit Masse, die niedrig (0) ist. Der Ausgang hängt von der Kombination der Eingänge bei A und B ab. Die Eingänge und der Ausgang werden üblicherweise in einer „Wahrheitstabelle“ bei (c) aufgezeichnet, um die Logik eines Gatters zu beschreiben. Bei (a) sind alle Eingänge hoch (1). Dies wird in der letzten Zeile der Wahrheitstabelle bei (c) aufgezeichnet. Der Ausgang Y ist hoch (1) aufgrund von V+ auf der Oberseite des Widerstands. Es ist von offenen Schaltern unbeeinflusst. Bei (b) zieht Schalter A die Kathode der angeschlossenen Diode auf Low und zieht den Ausgang Y auf Low (0,7 V). Dies wird in der dritten Zeile der Wahrheitstabelle aufgezeichnet. Die zweite Zeile der Wahrheitstabelle beschreibt die Ausgabe mit umgekehrten Schaltern von (b). Schalter B zieht die Diode und den Ausgang auf Low. Die erste Zeile der Wahrheitstabelle zeichnet die Ausgabe = 0 für beide Eingaben niedrig (0) auf. Die Wahrheitstabelle beschreibt eine logische UND-Funktion. Zusammenfassung: Beide Inputs A und B High führen zu einem High (1) Out.

Ein ODER-Gatter mit zwei Eingängen, das aus einem Paar von Dioden besteht, ist in der Abbildung unten gezeigt. Wenn beide Eingänge bei (a) logisch niedrig sind, wie durch beide Schalter „nach unten“ simuliert, wird der Ausgang Y durch den Widerstand niedrig gezogen. Diese logische Null wird in der ersten Zeile der Wahrheitstabelle bei (c) aufgezeichnet. Wenn einer der Eingänge wie bei (b) hoch ist oder der andere Eingang hoch ist oder beide Eingänge hoch sind, leiten die Diode(n) und ziehen den Ausgang Y hoch. Diese Ergebnisse werden in der zweiten bis vierten Zeile der Wahrheitstabelle neu geordnet. Zusammenfassung: Jeder Eingang „High“ ist ein High-Out bei Y.

ODER-Gatter: (a) Erste Zeile, Wahrheitstabelle (TT). (b) Dritte Zeile TT. (d) Logisches ODER von Netzstromversorgung und Backup-Batterie.

Eine Backup-Batterie kann in Abbildung oben (d) mit einer netzbetriebenen DC-Stromversorgung ODER-verdrahtet werden, um eine Last auch bei einem Stromausfall zu versorgen. Bei vorhandener Wechselspannung versorgt das Netz die Last, vorausgesetzt, dass es sich um eine höhere Spannung als die Batterie handelt. Bei Netzausfall sinkt die Netzspannung auf 0 V; die Batterie versorgt die Last. Die Dioden müssen mit den Stromquellen in Reihe geschaltet sein, um zu verhindern, dass eine ausgefallene Netzversorgung die Batterie entlädt und die Batterie nicht überladen, wenn Netzstrom verfügbar ist. Behält Ihr PC-Computer seine BIOS-Einstellungen bei, wenn er ausgeschaltet wird? Behält Ihr Videorecorder (Videokassettenrecorder) die Uhrzeiteinstellung nach einem Stromausfall bei? (PC Ja, alter Videorecorder nein, neuer Videorecorder ja.)