Spesso quando lavoriamo con i nostri prototipi su breadboard ci troviamo davanti situazioni in cui una porta logica (NOT, OR o AND) ci risparmierebbe molto lavoro. Esistono degli integrati appositi, che al loro interno ospitano 4 porte logiche di tutti i tipi, ma non sempre si hanno sotto mano. Però quasi tutti abbiamo a portata di mano dei diodi e delle resistenze. In questa situazione ci torna utile l’aver studiato le logiche DTL. Vediamo come combinare questi componenti per realizzare delle porte logiche di fortuna.

Cominciamo con i diodi e realizziamo una OR e una AND (purtroppo non possiamo realizzare una NOT con soli diodi e resistenze).

AND XXX OR
and_d XXxxxxX or_d

Potete scaricare gli schemi in Qucs (0.0.15) usati in questo articolo qui (FILE IN MANUTENZIONE).

Analizziamo nel dettaglio i due circuiti cominciando dalla porta AND:

Finchè anche solo uno degli ingressi è al livello logico basso la corrente fluisce attraverso la resistenza ed il diodo corrispondente quindi l’uscita sarà al livello logico basso. Per vedere i valori precisi di tensione a cui si porta l’uscita aggiungiamo nello schema i generatori che piloteranno gli ingressi, ed usiamo il comando “calcola polarizzazione DC” di QUCS.

Vediamo adesso la OR.

and_d_0 xxx and_d_5

Come si vede dalle due figure quando tutti gli ingressi sono a 5 Volt l’uscita è a 5 Volt, mentre quando un ingresso è basso (0 Volt) l’uscita si porta ad una tensione pari alla tensione di soglia dei diodi. La resistenza serve a limitare la corrente nei diodi che è la stessa che scorre in ingresso al pin che la pilota (se stiamo pilotando il circuito con l’Arduino questa corrente vale 40mA). Nella tabella è indicata la corrente sul diodo attivo, variando il valore della resistenza e risimulando vediamo quanto vale la corrente.

or_d_0 xxx or_d_5

Per quanto riguarda la porta OR vediamo che non appena uno degli ingressi si porta a 5 Volt l’uscita si porta a livello logico alto (5 Volt meno la caduta sul diodo). Nelle due figure precedenti vediamo le due simulazioni svolte. Questa volta la resistenza serve a limitare la corrente che deve essere fornita dallo stadio precedente.

Facciamo alcune considerazioni. Questo tipo di logica è ormai in disuso, per la difficoltà di gestione delle correnti (pensate solo a dover pilotare in serie 2 o 3 porte di questo tipo, la corrente dovrebbe fluire in tutti i diodi della catena ed in tutte le resistenza) e per il non perfetto raggiungimento dei valori limiti (0 o 5 Volt). Quindi usatele con un pizzico d’attenzione, e magari prima fate una simulazione per essere sicuri dell’assorbimento di corrente.