二极管开关电路:从逻辑门到模拟控制
二极管是多功能元件,可在数字和模拟领域充当快速开关。通过正向或反向偏置,二极管在低阻抗通路(正向)和开路(反向)间切换,从而执行逻辑功能、提供备用电源、控制射频谐振器。
二极管数字逻辑
历史上,二极管逻辑支撑早期计算机。虽现代处理器用CMOS逻辑,二极管仍作教学工具和极少门数的利基应用。
与门

图示两输入与门。每输入要么高(≈10 V,逻辑1)要么低(0 V,逻辑0)。串联电阻馈送输出Y。当两输入均高时,输出保持V+因电阻主导。若任一输入将其二极管阴极拉至地,输出跌至~0.7 V(二极管正向压降)。随附图真值表确认逻辑与行为:仅当A=1且B=1时Y保持高。
或门
两输入或门用一对二极管连接同一输出。两输入均低时电阻拉低Y。任一输入高时其二极管导通,拉高Y至电源电压。真值表演示:任一高输入得高输出。

图(d)演示常见实际用法:备用电池与市电经二极管或联。串联二极管保护电池免过放电,市电存在时防反向馈电。停电时电池自动供电负载。
二极管模拟开关
反向偏置二极管如开路,正向偏置提供低电阻,适合切换交流信号而不干扰直流控制线。下谐振网络阐释此原理。

此设置中,并联LC谐振器耦合一组开关电容。每个电容由数字控制线正向偏置其关联二极管来选通。控制线低(经射频扼流圈和二极管接+5 V)时,电容并联接入,降低谐振频率。所有控制高时无电容接入。射频扼流圈和大直流隔直电容隔离射频路径与控制电路,防交流泄漏。
极高频下,反向偏置二极管寄生电容显著;常用PIN二极管实现更低电容和更高隔离度。
相关工作表:
- 基础逻辑门工作表
工业技术