Die Rolle des Widerstands in zB einem UND-Gatter

Widerstände werden im Allgemeinen verwendet, um elektrische Geräte auf die Bereiche in Spannung, Strom, Zeitkonstanten usw. zu dimensionieren, die benötigt werden. In diesem speziellen Beispiel wird der Widerstand verwendet, um den Spannungsabfall zu dimensionieren, falls einer der Eingänge eine niedrige Spannung hat (kleiner als$V$), so dass ein Strom abfließt$V$zum Eingang (durch die Schaltung der Dioden kann es nur in diese Richtung fließen).

Einmal eine Strömung$I$fließt, ein Tropfen$V_{drop}=IR$fällt über den Widerstand und senkt die Ausgangsspannung. Damit ist die Funktionalität als UND-Gatter gewährleistet. Wenn beide Eingangsspannungen hoch sind, fließt kein oder nur wenig Strom, daher fällt nur eine kleine Spannung ab, wodurch die Ausgangsspannung hoch bleibt. Wenn einer der beiden Eingänge eine niedrige Spannung hat, fällt die Ausgangsspannung ab.

In logischer Hinsicht sind hohe Spannungen logische Einsen und niedrige Spannungen sind logische Nullen.

Zusammenfassen$V$ist dimensioniert, um zu definieren, was "niedrige" und "hohe" Spannungen sind. Und$R$ist dimensioniert, um zu definieren, wie groß der Spannungsabfall sein wird.

Der Widerstand liefert die logische Eins, wenn beide Eingänge hoch sind. Bei der Auswahl eines Widerstands handelt es sich um zwei widersprüchliche Anforderungen.

(1) Sie möchten, dass der Widerstand niedrig ist, damit die Ausbreitungsverzögerung der Schaltung für niedrige zu hohe Übergänge kurz ist. Das heißt, Sie möchten, dass eine kapazitive Last (z. B. Draht plus parasitäre Kapazitäten) schnell angesteuert wird. Wenn die Last C ist und Ihr Zeitbudget für die Anstiegszeitverzögerung T ist, dann wollen Sie$RC < T$also wähle$R < C/T$.

(2) Sie möchten, dass der Widerstand hoch ist, damit die Schaltung nicht viel Strom durch die Dioden entlädt, wenn der Ausgang niedrig ist. Wenn der maximale Strom, den Ihr schwächster Eingang sinken kann (auf seinem niedrigen Spannungspegel), I ist, dann wollen Sie$IR > V - V_d$Wo$V_d$ist der Spannungsabfall der in Durchlassrichtung vorgespannten Diode, also$R> (V-V_d)/I$.

Diese Art von UND-Gatter ist insofern etwas primitiv, als ihre niedrige Ausgangsspannung einen Diodenabfall höher ist als ihre niedrige Eingangsspannung. Daher hat sein Ausgang eine um einen Diodenabfall geringere Rauschimmunität als sein Eingang (im Vergleich zum gleichen hohen Spannungspegel). Man kann dies nur so oft tun, bis der Rauschspielraum erschöpft ist. Aus diesem Grund haben moderne Logikfamilien weniger primitive Ausgangsstufen.

Ich kann mich irren, aber ich denke, die Frage betrifft die Rolle von Widerständen im Allgemeinen, und es wird nur das UND-Gatter als Beispiel verwendet.

Wenn ja, können Widerstände aus logischer Sicht viele Ziele in einer Schaltung erreichen, aber elektrisch sind sie tatsächlich nur passive Komponenten, die dem Durchgang von Strom widerstehen (siehe http://en.wikipedia.org/wiki/Electronic_component #Widerstände ).

Viele Male habe ich gehört, dass Leute, die in der Elektronik eher neu sind, wie ich, sich fragen, warum hier oder da ein Widerstand benötigt wird. Es hängt alles von der Schaltung ab. Es könnte sein, wie einige Antworten darauf hingewiesen haben, die Spannung hoch (oder herunter) zu ziehen oder einfach die Strommenge zu begrenzen, die an einem bestimmten Punkt einer Schaltung fließt (z. B. um die Strommenge einer LED zu begrenzen oder jede andere Komponente widerstehen kann).

Dieser letzte Grund ist besonders interessant in praktischen Anwendungen, wo man es sich nicht leisten kann, dass Strom unbegrenzt durch ein Bauteil fließt, weil es höchstwahrscheinlich irreparabel beschädigt würde (es kann sogar gefährlich sein und Überhitzung, Brand oder Explosion verursachen). Dies wäre die Verwendung eines Widerstands, um mit einer physikalischen Begrenzung einer Komponente fertig zu werden.

Als abschließende Bemerkung gibt es viele Arten von Widerständen. Ihr Widerstandswert kann fest oder variabel sein, und unter den variablen können sie mit Licht, Wärme, Feuchtigkeit und vielen anderen Phänomenen variieren.

Betrachten wir eine ideale Situation, in der der Potentialabfall über der Diode fast ist$0$und bezeichne den Zweig mit Widerstand als 'Zweig$V$' .

Betrachten Sie die Situation, wenn$A$ist bei$V$Potenzial u$B$bei$0$.

Aufgrund des Widerstands kommt es zu einem Potentialabfall$R$In$V$Zweig. Zweig$A$würde auf vergleichsweise höherem Potential liegen, aber die Diode würde keinen Stromfluss zulassen. Also abzweigen$A$kann ignoriert werden.

Zweig$B$hat ein geringeres Potential. Strom fließt also durch diesen Zweig ab$V$Zweig. Seit$B$ist bei$0$V , 'out'-Zweig und der Endpunkt des Widerstands$R$sind bei$0$V auch.

Wenn der Widerstand nicht vorhanden wäre, würde es an einem Ende einen Kurzschluss geben$V$Marke wäre bei$0$Potenzial (aufgrund branch$B$) und das andere Ende wäre bei$V$Potenzial. Somit würde es einen Potentialabfall ohne Widerstand geben, um den Abfall zu erzeugen.