다이오드 스위칭 회로

다이오드는 스위칭 및 디지털 논리 연산을 수행할 수 있습니다. 순방향 및 역방향 바이어스는 각각 저 임피던스 상태와 고 임피던스 상태 사이에서 다이오드를 전환합니다. 따라서 스위치 역할을 합니다.

논리

다이오드는 AND 및 OR과 같은 디지털 논리 기능을 수행할 수 있습니다. 다이오드 논리는 초기 디지털 컴퓨터에서 사용되었습니다. 그것은 오늘 제한된 응용 프로그램을 찾습니다. 때로는 몇 개의 다이오드에서 단일 논리 게이트를 만드는 것이 편리합니다.

AND 게이트

다이오드 AND 게이트

AND 게이트는 위 그림과 같습니다. 논리 게이트에는 입력과 입력의 함수인 출력(Y)이 있습니다. 게이트에 대한 입력은 높음(논리 1), 예를 들어 10V 또는 낮음, 0V(논리 0)입니다.

그림에서 논리 레벨은 스위치에 의해 생성됩니다. 스위치가 켜져 있으면 입력이 사실상 높은 것입니다(1). 스위치가 다운되면 다이오드 캐소드를 접지(낮음(0))에 연결합니다. 출력은 A와 B의 입력 조합에 따라 달라집니다. 입력과 출력은 게이트의 논리를 설명하기 위해 (c)의 "진리표"에 관례적으로 기록됩니다. (a)에서 모든 입력은 높음(1)입니다. 이것은 (c)에서 진리표의 마지막 줄에 기록됩니다.

출력 Y는 저항 상단의 V+로 인해 높음(1)입니다. 개방형 스위치의 영향을 받지 않습니다. (b)에서 스위치 A는 연결된 다이오드의 캐소드를 로우로 당기고 출력 Y를 로우(0.7V)로 당깁니다. 이것은 진리표의 세 번째 줄에 기록됩니다.

진리표의 두 번째 줄은 (b)와 반대로 스위치가 있는 출력을 설명합니다. 스위치 B는 다이오드를 풀링하고 출력을 낮춥니다. 진리표의 첫 번째 줄은 두 입력 모두(0)에 대해 Output=0을 기록합니다.

진리표는 논리적 AND 함수를 설명합니다. 요약:입력 A와 B가 모두 높으면 높은 출력(1)이 생성됩니다.

OR 게이트

한 쌍의 다이오드로 구성된 2입력 OR 게이트는 아래 그림과 같습니다. 두 입력이 모두 "아래로" 스위치에 의해 시뮬레이션된 것처럼 (a)에서 논리 로우인 경우 출력 Y는 저항에 의해 로우로 풀링됩니다. 이 논리 0은 (c)에서 진리표의 첫 번째 줄에 기록됩니다. 입력 중 하나가 (b)에서와 같이 높거나 다른 입력이 높거나 두 입력이 모두 높으면 다이오드가 전도되어 출력 Y를 high로 당깁니다.

이 결과는 진리표의 두 번째 줄부터 네 번째 줄까지 재정렬됩니다. 요약:입력 "하이"는 Y에서 하이 아웃입니다.

OR 게이트:(a) 진리표(TT)의 첫 번째 라인. (b) TT의 세 번째 줄. (d) 전원 라인 공급 및 백업 배터리의 논리적 OR.

OR 논리의 응용

백업 배터리는 정전 중에도 부하에 전력을 공급하기 위해 위의 그림(d)에서 라인으로 작동되는 DC 전원 공급 장치와 OR 배선될 수 있습니다. AC 전원이 있는 상태에서 라인 공급 장치는 배터리보다 높은 전압이라고 가정하여 부하에 전원을 공급합니다. 정전이 발생하면 라인 공급 전압이 0V로 떨어집니다. 배터리가 부하에 전력을 공급합니다.

다이오드는 전원 공급 장치와 직렬로 연결되어 고장난 라인 공급 장치가 배터리를 소모하는 것을 방지하고 라인 전원을 사용할 수 있을 때 배터리가 과충전되는 것을 방지해야 합니다. PC 컴퓨터의 전원이 꺼져도 BIOS 설정이 유지됩니까? VCR(비디오 카세트 레코더)은 정전 후에도 시계 설정을 유지합니까? (PC 예, 구형 VCR 아니오, 새 VCR 예.)

아날로그 스위치

다이오드는 아날로그 신호를 전환할 수 있습니다. 역 바이어스된 다이오드는 개방 회로로 보입니다. 순방향 바이어스 다이오드는 저항이 낮은 도체입니다. 유일한 문제는 스위칭되는 AC 신호를 DC 제어 신호에서 분리하는 것입니다.

아래 그림의 회로는 병렬 공진 네트워크입니다. 하나(또는 그 이상)의 스위치 공진기 커패시터와 병렬로 연결된 공진 튜닝 인덕터. 이 병렬 LC 공진 회로는 무선 수신기용 사전 선택기 필터가 될 수 있습니다. 발진기(미도시)의 주파수 결정 네트워크일 수 있습니다. 디지털 제어 라인은 마이크로프로세서 인터페이스에 의해 구동될 수 있습니다.

다이오드 스위치:디지털 제어 신호(낮음)는 스위칭 다이오드를 순방향 바이어스하여 공진기 커패시터를 선택합니다.

큰 값의 DC 차단 커패시터는 DC를 차단하면서 AC용 공진 튜닝 인덕터를 접지합니다. 병렬 LC 리액턴스에 비해 낮은 리액턴스를 갖습니다. 이것은 양극 DC 전압이 공진 튜닝 인덕터에 의해 접지로 단락되는 것을 방지합니다. 스위치드 공진기 커패시터는 해당 디지털 컨트롤을 로우로 당겨 선택합니다. 이것은 스위칭 다이오드를 순방향 바이어스합니다.

DC 전류 경로는 +5V에서 RF 초크(RFC), 스위칭 다이오드 및 RFC를 통해 디지털 제어를 통해 접지까지입니다. +5V에서 RFC의 목적은 AC를 +5V 공급에서 유지하는 것입니다. 디지털 제어와 직렬로 연결된 RFC는 외부 제어 라인에서 AC를 유지하는 것입니다. 디커플링 커패시터는 외부 디지털 제어 라인을 우회하여 RFC를 통해 접지로 누출되는 작은 AC를 단락시킵니다.

3개의 디지털 제어 라인이 모두 하이(≥+5V)이면 다이오드 역 바이어스로 인해 스위치 공진기 커패시터가 선택되지 않습니다. 하나 이상의 라인을 낮추면 하나 이상의 스위치드 공진기 커패시터가 각각 선택됩니다. 더 많은 커패시터가 공진 튜닝 인덕터와 병렬로 스위칭될수록 공진 주파수는 감소합니다.

역 바이어스된 다이오드 커패시턴스는 초고주파 또는 초고주파 회로에 비해 상당할 수 있습니다. PIN 다이오드는 정전용량을 낮추기 위한 스위치로 사용할 수 있습니다.

관련 워크시트:

<울>

기본 논리 게이트 워크시트