二极管逻辑

二极管逻辑（DL），或二极管-电阻逻辑（DRL），是用二极管构建布尔逻辑门。二极管逻辑被广泛用于早期计算机的构造中，半导体二极管可以取代笨重和昂贵的有源真空管元件。二极管逻辑最常见的用途是在二极管-晶体管逻辑（DTL）集成电路中，除了二极管之外，还包括逆变器逻辑，以提供NOT功能和信号恢复。虽然二极管逻辑具有简单的优势，但每个门中缺少一个放大级，这限制了它的应用。并非所有的逻辑功能都可以单独用二极管逻辑来实现；只有非反相逻辑AND和逻辑OR功能可以通过二极管门实现。如果将几个二极管逻辑门级联起来，每一级的电压水平都会发生很大的变化，所以二极管逻辑通常只限于单级，不过在特殊的设计中，有时可以实现两级系统。

为了说明问题，本讨论假设理想化的二极管在正向无压降的情况下导通，并且不在反向导通。逻辑设计假定有两个不同级别的信号，分别标记为1和0。对于正逻辑，1代表最正的级别，0代表最负的级别。在本讨论中，为了说明问题，正逻辑1代表+6伏，0伏代表逻辑0。在二进制逻辑中，信号电压的确切大小并不关键，只需要用可检测到的不同电压水平来表示1和0状态。在这些例子中，每个门的至少一个输入必须连接到一个提供定义的逻辑1或逻辑0电平的电压水平。如果所有的输入端都与任何驱动源断开，输出信号就不会被限制在正确的电压范围内。

在逻辑门中，逻辑功能由平行或串联的开关（如继电器触点或CMOS等绝缘门场效应管）执行，由逻辑输入或平行电阻或二极管控制，这些都是无源元件。二极管逻辑是由二极管实现的，它在正向偏压时表现出低阻抗，反向偏压时表现出很高的阻抗。有两种二极管逻辑门--OR和AND。不可能构建NOT（反相）二极管门，因为反相功能需要一个有源元件，如晶体管。

右边的图片显示了一个二极管OR电路。二极管的符号是一个箭头，显示电流流动的正向低阻抗方向。所有二极管的阳极都有输入，其阴极连接在一起以驱动输出。R从输出端连接到某个负电压（-6伏），为二极管提供偏置电流。如果所有的输入A、B和C都在0伏（逻辑电平0），流经R的电流将拉低输出电压，直到二极管钳住输出。由于这些二极管被视为理想的，输出被钳制在0伏，也就是逻辑电平0。如果任何输入切换到一个正电压（逻辑1），流经现在正向偏置的二极管的电流将拉高输出电压，在输出端提供一个正电压，即逻辑1。任何正电压都代表一个逻辑1的状态；通过多个二极管的电流之和不会改变逻辑电平。

其他二极管是反向偏置的，不导通电流。如果任何输入AORBORC为1，输出将为1。只有当所有的输入A、B和C都是0时，输出才是0。这就是逻辑OR的定义。图中右边的真值表显示了所有输入组合的输出。这可以写成。A或B或C=OUTPUT或A+B+C=OUTPUT在布尔代数中，加号（+）被用来表示OR。R可以返回到任何负电压。如果R连接到0伏，它将没有可用的驱动电流来驱动下一个电路；实用的二极管需要一个偏置电流。在实际电路中，所有的信号电平、R的值和它的返回电压都是由电路设计师选择的，以满足设计要求。

二极管AND基本上与OR相同，只是它被颠倒了。二极管被颠倒过来，使阴极连接到输入端，阳极连接到一起提供输出。R连接到+12伏，为二极管提供正向偏置电流和输出驱动的电流。如果所有的输入A、B和C都是正电压（这里是+6伏），流经R的电流将把输出拉成正值，直到二极管将输出钳制在+6伏，即逻辑1的输出水平。如果任何输入切换到0伏（逻辑0电平），流经二极管的电流将把输出电压拉低到0伏。其他二极管将被反向偏置，不导通电流。如果输入A或B或C是0，输出将是0。只有当所有的输入，A和B和C都是1时，输出才是