회로의 전류 경로를 읽습니다
다이오드 OR(diode OR)는 각 입력에서 출력 방향으로 다이오드를 연결해 하나 이상의 높은 입력이 공통 출력 노드를 끌어올리도록 만든 회로입니다. 다이오드의 애노드(anode)는 입력 쪽, 기호의 막대가 있는 캐소드(cathode)는 공통 출력 쪽입니다. 디지털 OR 기능을 의도했다고 해서 실제 출력이 수신기의 논리 전압 조건을 만족하는 것은 아닙니다.
아래 그림은 입력 A·B·C를 다이오드로 모은 출력에 470 Ω 저항과 LED(Light-Emitting Diode)를 직렬로 접지까지 연결한 경우입니다. 오른쪽에는 출력 LOW가 필요한 수신기를 위해 풀다운 저항(pull-down resistor)을 추가하는 개념을 따로 보였습니다. 풀다운은 출력에서 접지로 이어져 입력이 모두 LOW이거나 연결되지 않았을 때 노드를 낮추는 저항입니다. 저항값은 입력 구동 능력과 수신기의 LOW 임계값을 함께 보고 정해야 합니다.
HIGH일 때 LED와 다음 입력을 함께 구동해야 합니다
입력 하나가 HIGH이고 다른 입력은 LOW라고 하겠습니다. 그 입력의 HIGH 전압을 V_H, 입력 다이오드의 실제 전류에서의 순방향 전압을 V_D, LED의 순방향 전압을 V_F라고 하면 출력 전압은 대략 V_H−V_D입니다. LED 전류는 두 다이오드가 모두 켜지는 범위에서만 다음처럼 근사합니다.
I_LED≈(V_H−V_D−V_F)/470 Ω
예를 들어 설명용 가정으로 V_H=5 V, V_D=0.7 V, V_F=2.0 V라면 LED 가지에 약 (5−0.7−2.0)/470≈4.9 mA가 흐르고 출력은 약 4.3 V입니다. 같은 가정에서 입력 HIGH가 3.3 V라면 LED 전류는 약 1.3 mA, 출력은 약 2.6 V입니다. 전류가 바뀌면 다이오드와 LED의 순방향 전압도 바뀌므로, 이는 부품이나 드라이버의 보증값이 아닙니다. 실제 HIGH 출력 전압은 그 전류를 내보낼 때의 부품 자료와 측정값으로 확인해야 합니다.
출력에 풀다운 저항도 달았다면 HIGH 입력은 LED 전류뿐 아니라 풀다운 전류와 수신기 입력 전류까지 공급합니다. 예를 들어 출력이 4.3 V이고 풀다운이 10 kΩ이라면 풀다운만 약 0.43 mA를 추가로 요구합니다. 여러 입력이 동시에 HIGH라고 해서 그 전류를 똑같이 나누어 낸다고 가정하지 않습니다. 입력마다 실제 HIGH 전압과 다이오드 특성이 달라 가장 높은 쪽에 전류가 몰릴 수 있습니다.
LED가 꺼진 상태를 논리 LOW로 취급하지 않습니다
입력이 모두 LOW이면 입력 다이오드는 출력에서 입력 쪽으로 전류를 흘리도록 연결된 것이 아닙니다. 출력에 달린 LED도 순방향 전압 아래에서는 확실한 풀다운 저항처럼 동작하지 않습니다. 따라서 표시등이 꺼져도 공통 노드의 전압이 다음 IC의 LOW 입력 전압(V_IL) 이하로 보장되는 것은 아닙니다. 측정기나 수신기 입력의 작은 누설, 이전 상태에 남은 전하에 따라 전압이 달라질 수 있습니다. 다음 회로가 논리 신호로 읽어야 한다면 풀다운과 수신기 입력 임계값을 명시하고, 풀다운으로 늘어난 HIGH 상태 부하를 다시 계산합니다.
조립 후 네 가지 상태를 측정합니다
- 입력 신호원의 최소 HIGH 전압과 허용 소스 전류, 수신기의 최소 HIGH 임계값(
V_IH)·최대 LOW 임계값(V_IL)을 부품 자료에서 확인합니다. 입력이나 출력이 전원 꺼진 IC에 연결될 때 허용되는 전압도 확인합니다. - 입력 하나만 HIGH로 하여 다이오드 양단, 출력, LED·저항 양단의 전압을 잽니다.
I_LED≈V_R/470 Ω으로 전류를 계산하고 드라이버 정격과 비교합니다. - A·B·C를 각각 HIGH로 바꾸고 여러 개를 함께 HIGH로 만들어 출력 전압과 각 입력 전류가 달라지는지 봅니다.
- 모든 입력을 LOW로 한 뒤 출력이 실제 수신기의
V_IL이하인지 확인합니다. 전원 투입·차단 때에도 같은 노드가 떠 있지 않은지 봅니다.
LED가 켜지는지만 볼 회로인지, 다른 디지털 입력까지 구동할 회로인지에 따라 필요한 출력 정의가 달라집니다. 후자라면 LED 전류·풀다운 전류·논리 전압 임계값을 하나의 부하 조건으로 확인해야 합니다.