Circuits de commutation de diodes

Les diodes peuvent effectuer des opérations de commutation et de logique numérique. La polarisation directe et inverse commute une diode entre les états d'impédance basse et haute, respectivement. Ainsi, il sert d'interrupteur.

Logique

Les diodes peuvent exécuter des fonctions logiques numériques :ET et OU. La logique de la diode a été utilisée dans les premiers ordinateurs numériques. Il ne trouve qu'une application limitée aujourd'hui. Parfois, il est pratique de façonner une seule porte logique à partir de quelques diodes.

ET porte

Diode ET porte

Une porte ET est montrée dans la figure ci-dessus. Les portes logiques ont des entrées et une sortie (Y) qui est fonction des entrées. Les entrées de la porte sont hautes (logique 1), disons 10 V, ou basses, 0 V (logique 0).

Sur la figure, les niveaux logiques sont générés par des commutateurs. Si un commutateur est en position haute, l'entrée est effectivement élevée (1). Si le commutateur est abaissé, il connecte une cathode de diode à la terre, qui est faible (0). La sortie dépend de la combinaison des entrées en A et B. Les entrées et la sortie sont habituellement enregistrées dans une « table de vérité » en (c) pour décrire la logique d'une porte. En (a) toutes les entrées sont hautes (1). Ceci est enregistré dans la dernière ligne de la table de vérité en (c).

La sortie, Y, est élevée (1) en raison du V+ sur le dessus de la résistance. Il n'est pas affecté par les interrupteurs ouverts. En (b), le commutateur A tire la cathode de la diode connectée vers le bas, tirant la sortie Y vers le bas (0,7 V). Ceci est enregistré dans la troisième ligne de la table de vérité.

La deuxième ligne de la table de vérité décrit la sortie avec les commutateurs inversés par rapport à (b). Le commutateur B tire la diode et la sortie vers le bas. La première ligne de la table de vérité enregistre Output=0 pour les deux entrées low (0).

La table de vérité décrit une fonction ET logique. Résumé :les deux entrées A et B high donnent une sortie high (1).

OU portail

Une porte OU à deux entrées composée d'une paire de diodes est illustrée dans la figure ci-dessous. Si les deux entrées sont au niveau logique bas en (a) comme simulé par les deux commutateurs « vers le bas », la sortie Y est tirée vers le bas par la résistance. Ce zéro logique est enregistré dans la première ligne de la table de vérité en (c). Si l'une des entrées est haute comme en (b), ou l'autre entrée est haute, ou les deux entrées hautes, la ou les diodes sont conductrices, tirant la sortie Y vers le haut.

Ces résultats sont réorganisés dans les deuxième à quatrième lignes de la table de vérité. Résumé :toute entrée « élevée » est une sortie élevée à Y.

Porte OU :(a) La première ligne de la table de vérité (TT). (b) La troisième ligne du TT. (d) OU logique de l'alimentation électrique et de la batterie de secours.

Applications de la logique OU

Une batterie de secours peut être câblée en OU avec une alimentation CC fonctionnant sur secteur dans la figure ci-dessus (d) pour alimenter une charge, même pendant une panne de courant. Lorsque l'alimentation CA est présente, l'alimentation secteur alimente la charge, en supposant qu'il s'agit d'une tension supérieure à celle de la batterie. En cas de coupure de courant, la tension du réseau chute à 0 V; la batterie alimente la charge.

Les diodes doivent être en série avec les sources d'alimentation pour éviter qu'une alimentation secteur défaillante ne vide la batterie et pour l'empêcher de surcharger la batterie lorsque l'alimentation secteur est disponible. Votre ordinateur PC conserve-t-il ses paramètres BIOS lorsqu'il est éteint ? Votre magnétoscope (magnétoscope) conserve-t-il le réglage de l'horloge après une panne de courant ? (PC Oui, ancien magnétoscope non, nouveau magnétoscope oui.)

Commutateur analogique

Les diodes peuvent commuter des signaux analogiques. Une diode polarisée en inverse semble être un circuit ouvert. Une diode polarisée en direct est un conducteur à faible résistance. Le seul problème est d'isoler le signal CA commuté du signal de commande CC.

Le circuit de la figure ci-dessous est un réseau résonant parallèle :inductance d'accord résonante mise en parallèle par un (ou plusieurs) des condensateurs résonateurs commutés. Ce circuit résonant LC parallèle pourrait être un filtre présélecteur pour un récepteur radio. Il pourrait s'agir du réseau de détermination de fréquence d'un oscillateur (non représenté). Les lignes de commande numérique peuvent être pilotées par une interface à microprocesseur.

Commutateur à diode :un signal de commande numérique (faible) sélectionne un condensateur de résonateur en polarisant en direct la diode de commutation.

Le condensateur de blocage DC de grande valeur met à la terre l'inductance d'accord résonnante pour le courant alternatif tout en bloquant le courant continu. Il aurait une faible réactance par rapport aux réactances LC parallèles. Cela empêche la tension continue de l'anode d'être court-circuitée à la terre par l'inductance d'accord résonante. Un condensateur de résonateur commuté est sélectionné en tirant la commande numérique correspondante vers le bas. Cela polarise en direct la diode de commutation.

Le chemin du courant continu est de +5 V via une self RF (RFC), une diode de commutation et un RFC à la terre via la commande numérique. Le but de la RFC au +5 V est de garder le courant alternatif hors de l'alimentation +5 V. Le RFC en série avec la commande numérique est de garder AC hors de la ligne de commande externe. Le condensateur de découplage court-circuite le petit courant alternatif qui fuit à travers le RFC vers la terre, en contournant la ligne de commande numérique externe.

Avec les trois lignes de commande numériques hautes (≥+5 V), aucun condensateur de résonateur commuté n'est sélectionné en raison de la polarisation inverse de la diode. Tirer une ou plusieurs lignes vers le bas, sélectionne un ou plusieurs condensateurs de résonateur commuté, respectivement. Au fur et à mesure que de plus en plus de condensateurs sont commutés en parallèle avec l'inductance d'accord résonnante, la fréquence de résonance diminue.

La capacité de la diode polarisée en inverse peut être importante par rapport aux circuits à très haute fréquence ou à ultra haute fréquence. Les diodes PIN peuvent être utilisées comme commutateurs pour une capacité inférieure.

FICHES DE TRAVAIL CONNEXES :

• Feuille de travail des portes logiques de base