初级模拟电路：2-2 二极管实现逻辑门

Posted 2021-12-14 initcircuit

回到目录

      二极管可以实现简单的数字电路中的 与门（and gate）和 或门（or gate）逻辑。优点是电路简单，成本低；缺点是功耗比较大。事实上，我们一般不会真正用二极管去构造逻辑电路，因为这么简单的一个逻辑门功能，要消耗这么大功耗实在不划算。这里仅仅是作为一种概念电路，用来说明二极管也是可以实现门电路的，还有就是在万不得已情况下偶尔用一下。

 

1.   或门

      根据TTL电平信号规定，对于输出信号，输出电平大于2.4V属于高电平，一般代表逻辑1；输出电平小于0.4V的属于低电平，一般代表逻辑0；处于2.4V和0.4V之间的属于不确定。对于输入信号，则略宽松一点，输入电平高于2.0V的算高电平，小于0.8V的算低电平；处于2.0V和0.8V之间的属于不确定。

      二极管实现“或门”的电路如下图所示

图 2-2.01 

      上图中，当输入V_i1或V_i2中有任何一个为5V时（逻辑1），则其对应的二极管导通，输出电压V_O为5-0.7=4.3V（4.3V大于TTL规定的2.4V，属于逻辑1）。当输入V_i1和V_i2中都为0时，二极管截止，V_O为0V。

      我们再来看看这个电路消耗的功率，当输出逻辑1时，V_O为4.3V，此时流过电阻R的电流为：

      可以看到，要实现这么一个逻辑门居然需要4.7毫安的电流，太不划算了。一般实用的逻辑门的消耗都是微安级甚至纳安级的。那有人会说，我把上面的R换成1MΩ的电阻，不就变微安级了嘛。确实如此，是可以通过增大电阻来减少功耗。但这么做的话，会造成你这个逻辑门的输出电阻太大，基本上就不能再级联下一个逻辑门了，一个不能级联的逻辑门是没太大用处的。关于输入电阻和输出电阻的事情，我们在下一章三极管里面会详细地讲。

 

2.   与门

      二极管实现“与门”的电路如下图所示：

图 2-2.02 

      与门的分析也比较简单，当输入V_i1和V_i2都为5V时，两个二级管都截止，输出V_O为与下面E提供的5V。当输入V_i1和V_i2中有任何一个为0V时，其对应的二极管会导通，输出V_O为0.7V。

      可以看到0.7V的输出已经超出TTL规定的输出低电平范畴了，所以这个电路只是用来说明一下二极管是如何实现与门功能的概念的。如果你一定要用这个电路，可以用导通电压只有0.3V的锗基二极管来替代上面0.7V的硅基二极管。

     

回到目录

 

 

（ end of 2-2 ）

---