Was ist Diodenlogik?

Diodenlogik verwendet Dioden, um boolesche Logikgatter in elektrischen Schaltungen zu erzeugen. Die Dioden wirken in diesen Schaltungen als elektrische Schalter, da sie Strom nur in eine Richtung leiten können. Aufgrund der einfachen Natur von Dioden kann die Diodenlogik nur verwendet werden, um die booleschen logischen „UND“- und logischen „ODER“-Funktionen zu konstruieren.

Die boolesche Logik in Schaltungen und Computerprogrammen ähnelt der allgemein bekannten booleschen Logik, die von Suchmaschinen verwendet wird. Wenn ein Suchender Ham AND Eggs in eine Suchmaschine eingibt, enthalten die Ergebnisse beide Wörter. Wenn der Sucher hingegen Ham ODER Eggs eingibt, liefert die Suchmaschine Ergebnisse, die beide Wörter oder nur eines der Wörter enthalten. Das bedeutet, dass die UND-Funktion die Ergebnisse einschränkt, die ODER-Funktion sie jedoch erweitert.

In elektrischen Schaltungen ersetzen Spannungen die Suchbegriffe und Ergebnisse, die in einer Suchmaschine verwendet werden. Die einzigen möglichen Ergebnisse sind eine Hochspannung oder eine Niederspannung, dargestellt durch die Zahlen 1 bzw. 0. Eine Ausgabe von 1 steht für ein positives Ergebnis oder eine Ausgabe von „wahr“. Die 0 steht für ein negatives Ergebnis, das „false“ ausgibt.

Bei einer UND-Dioden-Logikschaltung müssen beide Eingänge hohe Spannungen haben – das heißt, sie müssen „wahr“ sein – damit der Ausgang auch wahr ist. Eine Diode hat einen logischen Wert von 1, wenn sie an eine Stromquelle angeschlossen ist und somit eine Spannung durch sie fließt, und einen logischen Wert von 0, wenn sie getrennt ist. Wenn die eine oder andere oder beide Dioden in der UND-Schaltung getrennt sind, kann die Spannung die Ausgangsleitung nicht erreichen und hat einen logischen Wert von 0. Nur eines von vier möglichen Szenarien – 0 und 0, 1 und 0, 0 und 1 oder 1 und 1 – führt dazu, dass die Spannung die Diode erreicht, für eine Ausgabe von 1.

In einer ODER-Dioden-Logikschaltung hingegen führen drei der vier möglichen Szenarien zu einer echten Ausgabe. Nur die Eingabe von 0 und 0 gibt eine Ausgabe von false zurück. Dies geschieht, weil die Dioden so angeschlossen sind, dass der Ausgangsdraht Spannung erhält, wenn eine oder beide Dioden angeschlossen sind.

Diodenlogikgatter sind für einfache UND- und ODER-Funktionen nützlich, können jedoch nicht verwendet werden, um mehrere UND- und ODER-Funktionen miteinander zu verbinden. Dies liegt daran, dass zwei Logikgatter, die mit einem anderen Logikgatter verbunden sind, zu falschen Spannungswerten am Ausgang für das dritte Gatter führen. Der Effekt wird noch schlimmer, wenn mehr Gates angeschlossen werden. Diodenlogikgatter werden nur einzeln verwendet, um diese Fehler zu vermeiden.