FANDOM


Nota disambigua
Il titolo di questa voce non è corretto per via delle caratteristiche del software MediaWiki. Il titolo corretto è A14. Circuiti logici: caratteristiche elettriche e interfacciamento.
Blue Glass Arrow RTL  A13. Circuiti logici: specifiche funzionaliCrystal Clear app kfm home  Sistemi e tecnologie elettronicheBlue Glass Arrow  A15. Circuiti logici combinatori
Gli appunti che seguono sono contenuti nella sottopagina /sub (modifica · cronologia · aggiorna)

Invertitore CMOS Carico resistivo R_L 6 Uscita a stato H, carico verso massa: Il circuito impone una retta di carico sulla resistenza R_L di carico: {■(V_O=V_AL+R_OH I_O@V_O=-R_L I_O )┤⇒I_O=-V_AL/(R_OH+R_L ) 7 La resistenza di carico R_L non deve essere troppo piccola affinché il punto di funzionamento del circuito non esca dal valore limite V_OH: {■(U=H⇒V_O>V_OH@I_O (V_O )=(V_O-V_AL)/R_OH )┤⇒{■(I_O (V_O )>I_O (V_OH )≡I_OH@I_O (V_O )=-V_AL/(R_OH+R_L (V_O ) ))┤⇒R_L (V_O )>R_L (V_OH ) 8 Uscita a stato L, carico verso alimentazione: Il circuito impone una retta di carico sulla resistenza R_OL di perdita dell’inverter: {■(V_O=V_AL-R_C I_O@V_O=R_OL I_O )┤⇒I_O=V_AL/(R_OL+R_C ) 9 La resistenza di carico R_C non deve essere troppo piccola affinché il punto di funzionamento del circuito non esca dal valore limite V_OL: {■(U=L⇒V_O<V_OL@I_O (V_O )=(V_O-V_AL)/R_C )┤⇒{■(I_O (V_O )<I_O (V_OL )≡I_OL@I_O (V_O )=V_AL/(R_OL+R_C (V_O ) ))┤⇒R_C (V_O )>R_C (V_OL )

Invertitori con carico capacitivo 18 La presenza di una capacità nel carico introduce degli effetti capacitivi di ritardo: le commutazioni non sono istantanee. 22 Nella realtà sono presenti anche degli effetti induttivi che introducono delle piccole oscillazioni nel segnale.

Ritardi di transizione 19 Si definisce tempo di transizione l’intervallo di tempo impiegato dal segnale per variare la sua ampiezza tra il 10% e il 90%. 29 Il tempo di transizione Δt, sia nel fronte di salita sia nel fronte di discesa, è direttamente proporzionale alla costante di tempo τ: Δt=τ ln⁡〖(0,1(V_H-V_L )-V_H)/(0,9(V_H-V_L )-V_H )〗=2,2τ 23 Transizione L→H: Il condensatore passa da circuito aperto a cortocircuito → la tensione di uscita V_B (t) ha un andamento esponenziale crescente che parte da 0 e tende alla tensione di alimentazione V_A con costante di decadimento τ_HL=C_I R_OH ||R_I≃C_I R_OH : V_B (t)=V_OL+(V_OH-V_OL ) e^(-t⁄τ_HL ) 24 Transizione H→L: Il condensatore passa da cortocircuito a circuito aperto → la tensione di uscita V_B (t) ha un andamento esponenziale decrescente che parte dalla tensione di alimentazione V_A e tende a 0 con costante di decadimento τ_LH=C_I R_OL ||R_I≃C_I R_OL55. V_B (t)=V_OH+(V_OL-V_OH ) e^(-t⁄τ_LH ) 30 Invertitore nMOS: La resistenza equivalente di uscita vale R_PU nello stato H e R_OL ||R_PU≃R_OL nello stato L → è molto più piccola quando l’interruttore è chiuso → 31 la costante di tempo τ_LH del fronte di salita risulta molto più piccola → il tempo di transizione L→H è maggiore del tempo di transizione H→L. 33 Invertitore CMOS: L’elemento di pull-up non è più passivo ma attivo: cambia il suo valore di resistenza equivalente in funzione dell’in¬gresso esattamente come fa l’elemento di pull-down → 34 il comportamento dinamico è simmetrico e i tempi di transizione sono entrambi piccoli. 39 Si possono minimizzare i ritardi riducendo la costante di tempo, in particolare: • la resistenza equivalente R_O vista ai morsetti del condensatore → la corrente I_O che scorre all’uscita diventa elevata; • la capacità equivalente C_I → il dispositivo deve essere piccolo (ad esempio, nel transistore MOS la capacità C_ox, cioè la capacità equivalente per unità di superficie , si estende all’intero volume moltiplicandola per l’area A=W⋅L) → conferma la legge di Moore.

Ritardi di propagazione 20 Una variazione all’ingresso viene propagata all’uscita con un certo ritardo: si definisce tempo di propagazione della porta l’intervallo di tempo tra l’istante in cui il segnale d’ingresso ha il 50% di ampiezza e l’istante in cui il segnale d’uscita ha il 50% di ampiezza. 36-40 La costante di tempo, e quindi il tempo di transizione, dipende anche dalla parte capacitiva del carico: collegare l’invertitore a un circuito digitale con un numero di ingressi, detto fan out, troppo grande aumenta la capacità equivalente di carico, rischiando che il tempo di transizione superi il tempo di propagazione e il segnale non abbia il tempo di commutare.

Collegamento a bus 43 Può esserci la necessità di realizzare dei sistemi modulari in cui non è noto a priori il numero di dispositivi logici connessi.

Uscita totem pole (TP) 42 Collegare tra loro le uscite di più invertitori CMOS può essere pericoloso: siccome i vari segnali di controllo sono indipendenti tra loro, un’errata combinazione di essi può far andare l’alimentazione in cortocircuito.   Uscita a tre stati (3S) 49 I circuiti hanno un segnale di enable ciascuno che vengono attivati uno alla volta in modo da evitare le collisioni: 48 • segnale di enable OE allo stato basso L: l’uscita del circuito rimane invariata; 47 • segnale di enable OE allo stato basso H: l’uscita del circuito viene disabilitata e assume un terzo stato Hi-Z (ad alta impedenza). Il segnale di enable può essere rappresentato circuitalmente 45 con un unico deviatore a 3 posizioni, di cui una corrisponde allo stato Hi-Z, oppure 46 con un altro deviatore in serie all’uscita che abilita o disabilita l’uscita a seconda se chiuso o aperto. 47 La non idealità del circuito aperto interpretato nello stato Hi-Z è rappresentabile con una corrente di perdita I_OZ. 50 L’uscita a tre stati rimane pericolosa se non si può garantire di poter attivare i segnali di enable solo uno alla volta.

Uscita a collettore aperto (OC) 55 L’uscita a collettore aperto trova applicazione nella gestione delle richieste di interrupt, dove possono verificarsi più di una richiesta alla volta. 51 Ogni stadio di uscita è realizzato con un solo interruttore nMOS verso massa. 54 Tutti gli interruttori sono in parallelo e condividono un’unica resistenza di pull-up R_PU: 55 • wired or: l’uscita va nello stato basso L se anche una sola uscita è chiusa; • wired and: l’uscita va nello stato basso H solo se tutte le uscite sono aperte. Nel caso dell’inverter, l’interruttore è chiuso se l’ingres¬so è allo stato alto H e viceversa: • operatore NOR (uscita 0 quando almeno uno degli ingressi è 1): basta che uno solo degli interruttori sia chiuso perché l’uscita scenda allo stato basso L; • operatore NAND (u¬scita 1 quando tutti gli ingressi sono 1): tutti gli interruttori devono essere aperti perché l’uscita salga allo stato al¬to H; 57-58-60-61-62 Collegando n carichi a m uscite OC, è necessario scegliere una resistenza di pull-up R_PU che garantisca la compabilità statica, cioè la corrente e la tensione non devono superare i valori limite riconosciuti dai carichi: {■(I_R=mI_O-nI_I:&I_O<I_OL∨I_O>I_OH@V_O=V_AL-I_R R_PU:&V_O<V_OL∨V_O>V_OH )┤⇒I_R=(V_AL-V_O)/R_PU {■(>mI_OH+nI_IH⇒R_PU<R_max@<mI_OL+nI_IL⇒R_PU>R_min )┤ La scelta del valore di resistenza R_PU è quindi un compromesso tra due caratteristiche del dispositivo: • R_PU=R_min: massimizza la velocità perché è minore la resistenza equivalente e quindi la costante di tempo τ; • R_PU=R_max: minimizza la potenza dissipata perché la corrente che scorre attraverso la resistenza R_PU è minore.

Segnali differenziali digitali 65 Anche i segnali digitali possono essere trasmessi in modo differenziale: lungo due fili, entrambi riferiti al terzo filo di massa, scorrono due segnali digitali uno invertito all’altro, e il segnale logico di informazione è dato dalla loro differenza. 66-67 Vantaggi: • immunità ai disturbi dall’esterno; • minor consumo: i gradini dei singoli segnali hanno metà ampiezza del segnale differenziale allo stato alto H → è richiesta una tensione di alimentazione minore di quella richiesta da un singolo segnale di modo comune di ampiezza doppia.

Blue Glass Arrow RTL  A13. Circuiti logici: specifiche funzionaliCrystal Clear app kfm home  Sistemi e tecnologie elettronicheBlue Glass Arrow  A15. Circuiti logici combinatori

Ad blocker interference detected!


Wikia is a free-to-use site that makes money from advertising. We have a modified experience for viewers using ad blockers

Wikia is not accessible if you’ve made further modifications. Remove the custom ad blocker rule(s) and the page will load as expected.

Inoltre su FANDOM

Wiki casuale