डायोड तर्क

डायोड लॉजिक (डीएल), या डायोड-रेसिस्टर लॉजिक (डीआरएल), डायोड से बूलियन लॉजिक गेट्स का निर्माण है।शुरुआती कंप्यूटरों के निर्माण में डायोड लॉजिक का बड़े पैमाने पर उपयोग किया गया था, जहां अर्धचालक डायोड भारी और महंगे सक्रिय वैक्यूम ट्यूब तत्वों को बदल सकते हैं।डायोड लॉजिक के लिए सबसे आम उपयोग डायोड -ट्रांसिस्टर लॉजिक (DTL) इंटीग्रेटेड सर्किट में है, जो कि डायोड के अलावा, फ़ंक्शन और सिग्नल रिस्टोरेशन प्रदान करने के लिए इन्वर्टर लॉजिक को शामिल करता है।

जबकि डायोड लॉजिक में सादगी का लाभ होता है, प्रत्येक गेट में एक प्रवर्धित चरण की कमी इसके आवेदन को सीमित करती है।सभी तार्किक कार्यों को अकेले डायोड लॉजिक में लागू नहीं किया जा सकता है;केवल नॉन-इनवर्टिंग तार्किक और तार्किक या कार्यों को डायोड गेट्स द्वारा महसूस किया जा सकता है।यदि कई डायोड लॉजिक गेट्स को कैस्केड किया जाता है, तो प्रत्येक चरण में वोल्टेज का स्तर काफी बदल जाता है, इसलिए डायोड लॉजिक आम तौर पर एक ही चरण तक सीमित होता है, हालांकि, विशेष डिजाइनों में, दो-चरण सिस्टम कभी-कभी प्राप्त होते हैं।

सरलीकरण मान्यताओं
चित्रण के लिए यह चर्चा आदर्शित डायोड को मानती है जो आगे की दिशा में बिना किसी वोल्टेज ड्रॉप के संचालन करती है और रिवर्स दिशा में संचालन नहीं करती है।लॉजिक डिज़ाइन संकेतों के दो अलग -अलग स्तरों को मानता है जो 1 और 0. लेबल किए जाते हैं। सकारात्मक तर्क के लिए 1 सबसे सकारात्मक स्तर का प्रतिनिधित्व करता है और सबसे नकारात्मक स्तर के लिए 0।इस चर्चा में चित्रण के लिए, पॉजिटिव लॉजिक 1 को +6 वोल्ट द्वारा दर्शाया गया है और 0 वोल्ट लॉजिक का प्रतिनिधित्व करता है।वोल्टेज का स्तर।

इन उदाहरणों में प्रत्येक गेट के कम से कम एक इनपुट को वोल्टेज स्तर से जुड़ा होना चाहिए जो परिभाषित तर्क 1 या लॉजिक 0 स्तर प्रदान करता है।यदि सभी इनपुट किसी भी ड्राइविंग स्रोत से डिस्कनेक्ट किए गए हैं, तो आउटपुट सिग्नल सही वोल्टेज रेंज तक सीमित नहीं है।

डायोड लॉजिक गेट्स
लॉजिक गेट्स में, तार्किक कार्यों को समानांतर या श्रृंखला कनेक्टेड स्विच (जैसे कि रिले संपर्क या सीएमओ जैसे अछूता गेट फेट्स) द्वारा किया जाता है, जो तार्किक इनपुट या समानांतर प्रतिरोधों या डायोड द्वारा नियंत्रित होते हैं जो निष्क्रिय घटक होते हैं।डायोड लॉजिक को डायोड द्वारा लागू किया जाता है जो आगे के पक्षपाती होने पर कम प्रतिबाधा का प्रदर्शन करते हैं और रिवर्स पक्षपाती होने पर एक बहुत उच्च प्रतिबाधा।डायोड लॉजिक गेट्स के दो प्रकार हैं - या और।यह संभव नहीं है (इनवर्ट) डायोड गेट्स का निर्माण करना क्योंकि इनवर्ट फ़ंक्शन को ट्रांजिस्टर जैसे सक्रिय घटक की आवश्यकता होती है।

या लॉजिक गेट
दाईं ओर की छवि एक डायोड या सर्किट दिखाती है। डायोड प्रतीक एक तीर है जो वर्तमान प्रवाह की आगे कम प्रतिबाधा दिशा दिखाता है। सभी डायोड में उनके एनोड पर इनपुट होते हैं और उनके कैथोड आउटपुट को चलाने के लिए एक साथ जुड़े होते हैं। आर आउटपुट से कुछ नकारात्मक वोल्टेज (-6 वोल्ट) से जुड़ा हुआ है ताकि डायोड के लिए पूर्वाग्रह वर्तमान प्रदान किया जा सके।

यदि सभी इनपुट ए और बी और सी 0 वोल्ट (लॉजिक लेवल 0) पर हैं, तो आर के माध्यम से प्रवाहित होने वाले वर्तमान आउटपुट वोल्टेज को तब तक खींचेंगे जब तक कि डायोड आउटपुट को क्लैंप न करें। चूंकि इन डायोड को आदर्श माना जाता है, इसलिए आउटपुट को 0 वोल्ट से क्लैंप किया जाता है, जो कि लॉजिक लेवल 0. है। यदि कोई भी इनपुट पॉजिटिव वोल्टेज (लॉजिक 1) पर स्विच करता है,, आउटपुट पर एक सकारात्मक वोल्टेज प्रदान करना, एक तर्क 1. कोई भी सकारात्मक वोल्टेज एक तर्क 1 राज्य का प्रतिनिधित्व करेगा; कई डायोड के माध्यम से धाराओं का योग तर्क स्तर को नहीं बदलता है। अन्य डायोड रिवर्स पक्षपाती हैं और कोई करंट नहीं करते हैं।

यदि कोई इनपुट A या B या C 1 है, तो आउटपुट 1. होगा। केवल अगर सभी इनपुट, A और B और C 0 हैं तो आउटपुट 0. होगा 0. यह एक तर्क की परिभाषा है या। छवि के दाईं ओर सत्य तालिका इनपुट के सभी संयोजनों के लिए आउटपुट दिखाती है।

यह लिखा जा सकता है:
 * ए या बी या सी = आउटपुट
 * या
 * A+B+C = आउटपुट

बूलियन बीजगणित में प्लस साइन (+) का उपयोग निरूपित करने के लिए किया जाता है या।

R किसी भी नकारात्मक वोल्टेज पर लौट सकता है। यदि R 0 वोल्ट से जुड़ा हुआ है, तो अगले सर्किट को चलाने के लिए इसमें कोई ड्राइव करंट उपलब्ध नहीं होगा; व्यावहारिक डायोड को एक पूर्वाग्रह वर्तमान की आवश्यकता होती है। एक व्यावहारिक सर्किट में, सभी सिग्नल स्तर, आर और इसके रिटर्न वोल्टेज का मूल्य सर्किट डिजाइनर द्वारा डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए चुना जाता है।

और लॉजिक गेट
डायोड और मूल रूप से समान है या इसके अलावा इसे उल्टा कर दिया गया है। डायोड को उलट दिया जाता है ताकि कैथोड इनपुट से जुड़े हों और आउटपुट प्रदान करने के लिए एनोड एक साथ जुड़े हों। R डायोड के लिए फॉरवर्ड बायस करंट प्रदान करने के लिए +12 वोल्ट से जुड़ा हुआ है और आउटपुट ड्राइव के लिए करंट है।

यदि सभी इनपुट ए और बी और सी एक सकारात्मक वोल्टेज (+6 वोल्ट यहां) हैं, तो आर के माध्यम से प्रवाहित वर्तमान आउटपुट को सकारात्मक खींच देगा जब तक कि डायोड्स आउटपुट को +6 वोल्ट, तार्किक 1 आउटपुट स्तर तक बंद कर देते हैं। यदि कोई भी इनपुट 0 वोल्ट (तार्किक 0 स्तर) पर स्विच करता है, तो डायोड के माध्यम से प्रवाहित वर्तमान आउटपुट वोल्टेज को 0 वोल्ट तक नीचे खींच देगा। अन्य डायोड को उल्टा पक्षपाती होगा और कोई करंट नहीं होगा।

यदि इनपुट A या B या C 0 है, तो आउटपुट 0. होगा। केवल तभी जब सभी इनपुट, A और B और C हैं 1 आउटपुट होगा 1. यह एक तर्क की परिभाषा है और। छवि के दाईं ओर सत्य तालिका इनपुट के सभी संयोजनों के लिए आउटपुट दिखाती है।

यह लिखा जा सकता है:
 * ए और बी और सी = आउटपुट
 * या
 * A × B × C = आउटपुट

(बूलियन बीजगणित में गुणन प्रतीक दर्शाता है और।)

डायोड या के समान, आर किसी भी वोल्टेज पर वापस आ सकता है जो लॉजिक लेवल 1 से अधिक सकारात्मक है। यदि आर 1 स्तर के बराबर वोल्टेज से जुड़ा है, तो अगले सर्किट को चलाने के लिए इसमें कोई ड्राइव करंट उपलब्ध नहीं होगा। सभी सिग्नल स्तर, आर का मूल्य और इसके रिटर्न वोल्टेज को डिजाइन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए सर्किट डिजाइनर द्वारा चुने गए विकल्प हैं।

नकारात्मक तर्क
क्रमशः सकारात्मक और नकारात्मक सिग्नल स्तरों के लिए 1 और 0 का असाइनमेंट और या या सर्किट का उपयोग करके लॉजिक डिज़ाइनर का एक विकल्प है। इस असाइनमेंट के साथ यह मानता है कि तर्क सकारात्मक है। यह केवल संभावना है कि असाइनमेंट उलट हो सकता है जहां 1 नकारात्मक वोल्टेज है और 0 सकारात्मक वोल्टेज है। यह नकारात्मक तर्क होगा। सकारात्मक और नकारात्मक तर्क के बीच स्विच करना आमतौर पर अधिक कुशल तर्क डिजाइन को प्राप्त करने के लिए उपयोग किया जाता है।

बूलियन बीजगणित में यह माना जाता है कि एक सकारात्मक तर्क या एक नकारात्मक तर्क है और। इसी तरह एक सकारात्मक तर्क और एक नकारात्मक तर्क है या।

इस संबंध को उनके ऑपरेशन के उपरोक्त विवरण को पढ़कर आसानी से पहचाना जा सकता है। OR में कहा गया है, "केवल अगर सभी इनपुट, A और B और C 0 हैं तो आउटपुट 0. होगा 0." नकारात्मक तर्क में निचले वोल्टेज पर प्रत्येक नोड एक लॉजिक 1 बन जाएगा, जिससे यह कथन बन जाएगा, "केवल अगर सभी इनपुट, ए और बी और सी हैं तो 1 आउटपुट 1. होगा।" यह एएन और फ़ंक्शन की परिभाषा है।

इसी तरह के लिए और यह कहा गया था, "यदि इनपुट ए या बी या सी 0 है तो आउटपुट 0. होगा।" नकारात्मक तर्क में निचले वोल्टेज पर प्रत्येक नोड एक लॉजिक 1 बन जाएगा, जिससे यह कथन बन जाएगा, "यदि इनपुट ए या बी या सी 1 है तो आउटपुट 1. होगा 1." यह एक या फ़ंक्शन की परिभाषा है।

डायोड की किसी भी व्यवस्था का तार्किक कार्य केवल तभी स्थापित किया जा सकता है जब वोल्टेज स्तरों द्वारा तर्क राज्यों का प्रतिनिधित्व ज्ञात हो।

वास्तविक डायोड के साथ डायोड तर्क
उपरोक्त विवरणों ने आगे की दिशा में शून्य प्रतिरोध और रिवर्स दिशा में अनंत प्रतिरोध के साथ एक आदर्श डायोड ग्रहण किया। सर्किट डिजाइनरों को वास्तविक डायोड के साथ खुद को चिंता करनी चाहिए। लेख पी-एन डायोड और एक कम विस्तृत लेख पी-एन जंक्शन पीएन डायोड के भौतिकी का वर्णन करते हैं। इलेक्ट्रॉनों, छेद, बहुसंख्यक और अल्पसंख्यक वाहक आदि की सभी चर्चा के बाद, प्रत्येक एक समीकरण के लिए नीचे आता है जो सीधे सर्किट डिजाइनर से संबंधित होता है। असली पी-एन डायोड#डायोड कानून | पीएन डायोड वास्तव में दाईं ओर वक्र के समान एक वोल्टेज वर्तमान विशेषता है। शॉक्ले डायोड समीकरण में एक अधिक विशिष्ट परिभाषा पाई जा सकती है। एक विश्वसनीय डायोड लॉजिक सर्किट का डिजाइनर आमतौर पर सीमित होता है जो डायोड विनिर्देश प्रदान करता है जो अक्सर समीकरण से कम होता है। आमतौर पर विनिर्देश मुख्य रूप से एक या अधिक आगे की धाराओं और एक रिवर्स रिसाव करंट पर अधिकतम फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप प्रदान करेगा। यह ज़ेनर या हिमस्खलन टूटने से सीमित अधिकतम रिवर्स वोल्टेज भी प्रदान करेगा। जर्मेनियम और सिलिकॉन पीएन डायोड दोनों के लिए विशिष्ट सबसे खराब मामले विनिर्देश नीचे दिखाए गए हैं।

जर्मेनियम डायोड:
 * मैक्स फॉरवर्ड वोल्टेज 10 एमए = 1 वोल्ट @ 0 से 85 डिग्री सेल्सियस पर
 * 15 वोल्ट = 100 microamps @ 85 ° C पर अधिकतम रिवर्स रिसाव करंट

सिलिकॉन डायोड:
 * मैक्स फॉरवर्ड वोल्टेज 10 एमए = 1 वोल्ट @ 0 से 125 डिग्री सेल्सियस पर
 * 15 वोल्ट = 1 microamps @ 85 ° C पर अधिकतम रिवर्स रिसाव करंट

घटक विनिर्माण विविधताओं और तापमान के प्रभाव आमतौर पर इन विनिर्देशों में शामिल होते हैं।

अधिक वास्तविक रूप से जर्मेनियम फॉरवर्ड वोल्टेज 0.25 से 0.4 वोल्ट हो सकता है लेकिन यह अक्सर निर्दिष्ट नहीं होता है। सिलिकॉन रिसाव करंट बहुत कम हो सकता है, संभवतः 1 से 100 नैनोअम्प्स।

पीएन डायोड में क्षणिक व्यवहार भी होते हैं जो डिजाइन के साथ चिंता का विषय हो सकते हैं। एनोड और कैथोड के बीच एक पीएन डायोड की समाई रिवर्स वोल्टेज के विपरीत आनुपातिक है, क्योंकि यह शून्य वोल्ट और फॉरवर्ड बायस में पहुंचता है। एक रिकवरी चिंता भी भी है जहां वर्तमान में आगे की पूर्वाग्रह से रिवर्स पूर्वाग्रह तक स्विच किए जाने पर करंट तुरंत कम नहीं होगा। डायोड के मामले में या यदि दो या दो से अधिक इनपुट 1 स्तर पर हैं और एक पर स्विच करता है तो यह एक गड़बड़ का कारण होगा या डायोड में वर्तमान में वृद्धि होगी जो 1 पर बने रहती है। आउटपुट वोल्टेज। व्यवहार में अगर डायोड लॉजिक गेट एक ट्रांजिस्टर इन्वर्टर को ड्राइव करता है, जैसा कि आमतौर पर होता है, और डायोड और ट्रांजिस्टर समान निर्माण के होते हैं। ट्रांजिस्टर के समान बेस कलेक्टर कैपेसिटेंस होगा जो ट्रांजिस्टर लाभ द्वारा प्रवर्धित होता है ताकि यह बहुत धीमा हो जाए ताकि यह बहुत धीमा हो गड़बड़ को पास करें। केवल जब डायोड बहुत धीमा निर्माण का होता है, तो यह किसी भी चिंता का विषय बन जाएगा। एक असामान्य डिजाइन में छोटे सेलेनियम डायोड डिस्क का उपयोग जर्मेनियम ट्रांजिस्टर के साथ किया गया था। बहुत धीमी सेलेनियम डायोड के रिकवरी समय ने इन्वर्टर आउटपुट पर एक गड़बड़ का कारण बना। यह ट्रांजिस्टर के बेस एमिटर जंक्शन पर एक सेलेनियम डायोड रखकर तय किया गया था, जिससे यह "लगता है" यह एक सेलेनियम ट्रांजिस्टर था (यदि कभी एक हो सकता है)।

ट्रांजिस्टर इन्वर्टर के साथ प्रारंभिक डायोड तर्क
1952 तक, आईबीएम ने ऑफ-द-शेल्फ जर्मेनियम डायोड को संशोधित करके ट्रांजिस्टर का निर्माण किया, जिसके बाद उनके पास अपने स्वयं के मिश्र धातु-जंक्शन ट्रांजिस्टर मैन्युफैक्चरिंग प्लांट थे। 1950 के दशक के मध्य में, डायोड लॉजिक का उपयोग आईबीएम 608 में किया गया था जो दुनिया में पहला ऑल-ट्रांसिस्टोराइज्ड कंप्यूटर था।दाईं ओर की छवि 608 कार्ड पर उपयोग किए जाने वाले दो बुनियादी तर्क सर्किट दिखाती है।एक एकल कार्ड चार दो-तरफ़ा सर्किट या तीन तीन-तरफ़ा या एक आठ-तरफ़ा आयोजित करेगा।सभी इनपुट और आउटपुट सिग्नल संगत थे।सर्किट एक माइक्रोसेकंड के रूप में संकीर्ण रूप से दालों को स्विच करने में सक्षम थे। 1962 D-17B गाइडेंस कंप्यूटर के डिजाइनरों ने उपयोग किए गए ट्रांजिस्टर की संख्या को कम करने के लिए जितना संभव हो उतना डायोड-रेसिस्टर लॉजिक का उपयोग किया।

बहाली
[[image:Diode Logic Problem 1.svg|thumb|right|250px|कैस्केड और-या डायोड गेट्स में, उच्च वोल्टेज स्तर दो बार से अधिक कम हो जाता है।

सक्रिय तत्वों द्वारा कार्यान्वित डिजिटल तर्क को सिग्नल बहाली की विशेषता है।सही और गलत या 1 और 0 को दो विशिष्ट वोल्टेज स्तरों द्वारा दर्शाया गया है।यदि डिजिटल लॉजिक गेट के इनपुट उनके संबंधित स्तरों के करीब हैं, तो आउटपुट करीब होगा या इसके वांछित स्तर के बराबर होगा।सक्रिय लॉजिक गेट को बड़ी संख्या में एकीकृत किया जा सकता है क्योंकि प्रत्येक गेट अपने इनपुट पर शोर को हटाने के लिए जाता है।डायोड लॉजिक गेट्स निष्क्रिय तत्वों द्वारा लागू किए जाते हैं;इसलिए, उनके पास दो बहाली समस्याएं हैं।


 * फॉरवर्ड वोल्टेज ड्रॉप
 * डायोड लॉजिक की पहली बहाली समस्या यह है कि वोल्टेज ड्रॉप V हैF फॉरवर्ड-बायस्ड डायोड में लगभग 0.6 वी।इस वोल्टेज को हर गेट के इनपुट से जोड़ा या घटाया जाता है ताकि यह जमा हो जाए जब डायोड गेट्स को कैस्केड किया जाता है।एक या गेट में, वीF एएन और गेट में उच्च वोल्टेज स्तर (तार्किक 1) को कम करता है, यह कम वोल्टेज स्तर (तार्किक 0) को बढ़ाता है।इस प्रकार लॉजिक चरणों की संभव संख्या वोल्टेज ड्रॉप और उच्च और निम्न वोल्टेज के बीच अंतर पर निर्भर करती है।


 * स्रोत प्रतिरोध
 * डायोड लॉजिक की एक और समस्या इनपुट वोल्टेज स्रोतों का आंतरिक प्रतिरोध है।गेट रोकनेवाला के साथ, यह एक वोल्टेज डिवाइडर का गठन करता है जो वोल्टेज के स्तर में विचलन का कारण बनता है।एक या गेट में, स्रोत प्रतिरोध उच्च वोल्टेज स्तर (तार्किक 1) को कम करता है जबकि एएन और गेट में, यह कम वोल्टेज स्तर (तार्किक 0) को बढ़ाता है।दाईं ओर चित्र में कैस्केड और-या डायोड गेट्स में, और उच्च आउटपुट वोल्टेज कम हो जाते हैं क्योंकि आंतरिक वोल्टेज ड्रॉप्स और पुल-अप प्रतिरोधों के कारण होता है।

अनुप्रयोग
डायोड लॉजिक गेट्स का उपयोग डायोड -ट्रांसिस्टर लॉजिक (DTL) गेट्स को एकीकृत सर्किट के रूप में बनाने के लिए किया जाता है।

पारंपरिक आईसी (पूरक आउटपुट ड्राइव चरणों के साथ) के आउटपुट कभी भी सीधे एक साथ जुड़े नहीं होते हैं क्योंकि वे वोल्टेज स्रोतों के रूप में कार्य करते हैं।हालांकि, डायोड का उपयोग एक काउंटर जैसे आईसी से दो या अधिक डिजिटल (उच्च/निम्न) आउटपुट को संयोजित करने के लिए किया जा सकता है।यह वायर्ड लॉजिक कनेक्शन अतिरिक्त लॉजिक गेट्स का उपयोग किए बिना सरल लॉजिक फ़ंक्शन बनाने का एक उपयोगी तरीका हो सकता है। अधिकांश सर्किट परिवारों को विश्वसनीय प्रदर्शन प्राप्त करने के लिए इन सिग्नल स्तरों के आधार पर संगत इनपुट और आउटपुट के लिए डिज़ाइन किया गया है।डायोड लॉजिक को जोड़ने से सिग्नल स्तर को कम कर दिया जाएगा और परिणाम खराब शोर अस्वीकृति और संभावित विफलता में होगा।

टनल डायोड
1960 के दशक के दौरान लॉजिक सर्किट में टनल डायोड का उपयोग एक सक्रिय शोध विषय था।जब उस समय के ट्रांजिस्टर लॉजिक गेट्स की तुलना में, टनल डायोड ने बहुत अधिक गति की पेशकश की।अन्य डायोड प्रकारों के विपरीत, सुरंग डायोड ने प्रत्येक चरण में संकेतों के प्रवर्धन की संभावना की पेशकश की।एक सुरंग डायोड लॉजिक के ऑपरेटिंग सिद्धांत सुरंग डायोड के पूर्वाग्रह और एक थ्रेशोल्ड करंट पर इनपुट से वर्तमान की आपूर्ति पर भरोसा करते हैं, दो राज्यों के बीच डायोड को स्विच करने के लिए।नतीजतन, सुरंग डायोड लॉजिक सर्किट प्रत्येक तार्किक ऑपरेशन के बाद डायोड को रीसेट करने के लिए एक साधन की आवश्यकता होती है।एक साधारण टनल डायोड गेट ने इनपुट और आउटपुट के बीच थोड़ा अलगाव की पेशकश की और इसमें कम प्रशंसक और प्रशंसक थे।अतिरिक्त सुरंग डायोड और पूर्वाग्रह बिजली की आपूर्ति के साथ अधिक जटिल गेट्स ने इनमें से कुछ सीमाओं को पार कर लिया। असतत और एकीकृत सर्किट ट्रांजिस्टर की गति में अग्रिम और ट्रांजिस्टर एम्पलीफायरों की अधिक लगभग एकतरफा प्रकृति ने सुरंग डायोड गेट को पछाड़ दिया और इसका उपयोग अब आधुनिक कंप्यूटरों में नहीं किया जाता है।

यह भी देखें

 * डायोड मैट्रिक्स
 * ट्रांजिस्टर -ट्रांसिस्टर लॉजिक

बाहरी संबंध

 * "Joystick Controller: Using Diodes to Create OR Circuits" by David Cook