初級模擬電路：2-2 二極管實現邏輯門

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      二極管能夠實現簡單的數字電路中的 與門（and gate）和 或門（or gate）邏輯。優勢是電路簡單，成本低；缺點是功耗比較大。事實上，咱們通常不會真正用二極管去構造邏輯電路，由於這麼簡單的一個邏輯門功能，要消耗這麼大功耗實在不划算。這裏僅僅是做爲一種概念電路，用來講明二極管也是能夠實現門電路的，還有就是在萬不得已狀況下偶爾用一下。

 

1.   或門

      根據TTL電平信號規定，對於輸出信號，輸出電平大於2.4V屬於高電平，通常表明邏輯1；輸出電平小於0.4V的屬於低電平，通常表明邏輯0；處於2.4V和0.4V之間的屬於不肯定。對於輸入信號，則略寬鬆一點，輸入電平高於2.0V的算高電平，小於0.8V的算低電平；處於2.0V和0.8V之間的屬於不肯定。

      二極管實現「或門」的電路以下圖所示

圖 2-2.01 

      上圖中，當輸入V_i1或V_i2中有任何一個爲5V時（邏輯1），則其對應的二極管導通，輸出電壓V_O爲5-0.7=4.3V（4.3V大於TTL規定的2.4V，屬於邏輯1）。當輸入V_i1和V_i2中都爲0時，二極管截止，V_O爲0V。

      咱們再來看看這個電路消耗的功率，當輸出邏輯1時，V_O爲4.3V，此時流過電阻R的電流爲：

      能夠看到，要實現這麼一個邏輯門竟然須要4.7毫安的電流，太不划算了。通常實用的邏輯門的消耗都是微安級甚至納安級的。那有人會說，我把上面的R換成1MΩ的電阻，不就變微安級了嘛。確實如此，是能夠經過增大電阻來減小功耗。但這麼作的話，會形成你這個邏輯門的輸出電阻太大，基本上就不能再級聯下一個邏輯門了，一個不能級聯的邏輯門是沒太大用處的。關於輸入電阻和輸出電阻的事情，咱們在下一章三極管裏面會詳細地講。

 

2.   與門

      二極管實現「與門」的電路以下圖所示：

圖 2-2.02 

      與門的分析也比較簡單，當輸入V_i1和V_i2都爲5V時，兩個二級管都截止，輸出V_O爲與下面E提供的5V。當輸入V_i1和V_i2中有任何一個爲0V時，其對應的二極管會導通，輸出V_O爲0.7V。

      能夠看到0.7V的輸出已經超出TTL規定的輸出低電平範疇了，因此這個電路只是用來講明一下二極管是如何實現與門功能的概念的。若是你必定要用這個電路，能夠用導通電壓只有0.3V的鍺基二極管來替代上面0.7V的硅基二極管。

     

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