Circuitos de conmutación de diodos

Los diodos pueden realizar operaciones de conmutación y lógica digital. La polarización directa e inversa conmuta un diodo entre los estados de impedancia alta y baja, respectivamente. Por lo tanto, sirve como un interruptor.

Lógica

Los diodos pueden realizar funciones lógicas digitales:Y y O. La lógica de diodos se utilizó en las primeras computadoras digitales. Solo encuentra una aplicación limitada en la actualidad. A veces es conveniente crear una única puerta lógica a partir de unos pocos diodos.

Y puerta

Diodo Y puerta

En la figura anterior se muestra una puerta AND. Las puertas lógicas tienen entradas y una salida (Y) que es función de las entradas. Las entradas a la puerta son altas (lógica 1), digamos 10 V, o bajas, 0 V (lógica 0).

En la figura, los niveles lógicos son generados por conmutadores. Si un interruptor está arriba, la entrada es efectivamente alta (1). Si el interruptor está abajo, conecta un cátodo de diodo a tierra, que es bajo (0). La salida depende de la combinación de entradas en A y B. Las entradas y salidas se registran habitualmente en una "tabla de verdad" en (c) para describir la lógica de una puerta. En (a) todas las entradas son altas (1). Esto se registra en la última línea de la tabla de verdad en (c).

La salida, Y, es alta (1) debido al V + en la parte superior de la resistencia. No se ve afectado por interruptores abiertos. En (b) el interruptor A baja el cátodo del diodo conectado, bajando la salida Y (0,7 V). Esto se registra en la tercera línea de la tabla de verdad.

La segunda línea de la tabla de verdad describe la salida con los interruptores invertidos de (b). El interruptor B baja el diodo y la salida. La primera línea de la tabla de verdad registra la Salida =0 para ambas entradas bajas (0).

La tabla de verdad describe una función AND lógica. Resumen:tanto la entrada A como la B alta producen una salida alta (1).

Puerta OR

En la siguiente figura se muestra una puerta OR de dos entradas compuesta por un par de diodos. Si ambas entradas son lógicamente bajas en (a) como lo simulan ambos interruptores "hacia abajo", la salida Y es bajada por la resistencia. Este cero lógico se registra en la primera línea de la tabla de verdad en (c). Si una de las entradas es alta como en (b), o la otra entrada es alta, o ambas entradas son altas, el (los) diodo (s) conduce (s), tirando de la salida Y hacia arriba.

Estos resultados se reordenan en la segunda a la cuarta línea de la tabla de verdad. Resumen:cualquier entrada "alta" es una salida alta en Y.

Puerta OR:(a) La primera línea de la tabla de verdad (TT). (b) La tercera línea del TT. (d) OR lógico de la fuente de alimentación y la batería de respaldo.

Aplicaciones de la lógica OR

Una batería de respaldo puede conectarse en modo OR con una fuente de alimentación de CC operada por línea en la Figura anterior (d) para alimentar una carga, incluso durante un corte de energía. Con corriente alterna presente, el suministro de línea alimenta la carga, asumiendo que es un voltaje más alto que el de la batería. En caso de un corte de energía, la tensión de alimentación de la línea cae a 0 V; la batería alimenta la carga.

Los diodos deben estar en serie con las fuentes de energía para evitar que un suministro de línea defectuoso agote la batería y para evitar que se sobrecargue la batería cuando la energía de línea esté disponible. ¿La computadora de su PC conserva su configuración de BIOS cuando está apagada? ¿Su videograbadora (videograbadora) retiene la configuración del reloj después de un corte de energía? (PC Sí, VCR antiguo no, VCR nuevo sí)

Interruptor analógico

Los diodos pueden cambiar señales analógicas. Un diodo de polarización inversa parece ser un circuito abierto. Un diodo polarizado hacia adelante es un conductor de baja resistencia. El único problema es aislar la señal de CA que se conmuta de la señal de control de CC.

El circuito de la figura siguiente es una red resonante en paralelo:inductor de sintonización resonante en paralelo con uno (o más) de los condensadores resonadores conmutados. Este circuito resonante LC paralelo podría ser un filtro preselector para un receptor de radio. Podría ser la red de determinación de frecuencia de un oscilador (no mostrado). Las líneas de control digital pueden ser controladas por una interfaz de microprocesador.

Interruptor de diodo:una señal de control digital (baja) selecciona un condensador resonador polarizando directamente el diodo de conmutación.

El condensador de bloqueo de CC de gran valor conecta a tierra el inductor de sintonización resonante para CA mientras bloquea CC. Tendría una reactancia baja en comparación con las reactancias LC paralelas. Esto evita que el voltaje de CC del ánodo sea cortocircuitado a tierra por el inductor de sintonización resonante. Un condensador resonador conmutado se selecciona bajando el control digital correspondiente. Este directo polariza el diodo de conmutación.

La ruta de corriente CC es de +5 V a través de un estrangulador de RF (RFC), un diodo de conmutación y un RFC a tierra a través del control digital. El propósito del RFC a +5 V es mantener la CA fuera del suministro de +5 V. El RFC en serie con el control digital es para mantener la CA fuera de la línea de control externo. El condensador de desacoplamiento pone en cortocircuito a tierra la pequeña fuga de CA a través del RFC, sin pasar por la línea de control digital externa.

Con las tres líneas de control digital altas (≥ + 5 V), no se seleccionan condensadores resonadores conmutados debido a la polarización inversa del diodo. Tirando de una o más líneas hacia abajo, selecciona uno o más condensadores resonadores conmutados, respectivamente. A medida que se cambian más condensadores en paralelo con el inductor de sintonización resonante, la frecuencia resonante disminuye.

La capacitancia del diodo de polarización inversa puede ser sustancial en comparación con los circuitos de frecuencia muy alta o ultra alta. Los diodos PIN se pueden usar como interruptores para una menor capacitancia.

HOJAS DE TRABAJO RELACIONADAS:

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