Appunti di Elettronica generale - Parte XIX

Appunti Elettronica Generale:

Libro Circuiti per la Microelettronica

di Sedra Smith

Parte XIX

Calcolo Req, circuito circuito i generatori di tensione - messa a massa

Circuito aperto = corrente.

Le due resistenze hanno due terminali in comune => sono in parallelo.

Req = Rout || Ron.

Studiamo il circuito con il Thevenin.

Sappiamo che quando entrambi le reti sono aperti, quella di cui vogliamo deve invece => Ron << RL

Veq = (Ron / (Ron + RL)) VDD.

V0(t) = A + B e^-t/(Rone)

A = v0(inf) = V0L

B = VDD - V0L

v0(0) = Voh = VDD

v0(t) = V0L + (VDD - V0L) e^-t/(ROne)

Def. tphl: intervallo entro cui V0 in t= tphl raggiunge il valore medio.

v0(tphl) = (Voh + Vol) / 2.

tphl = ln(2) Ron e = 0,69 Ron e

Confrontando i due tempi di propagazione deve tphl >> tphl

Perche Ron << R

tpl = (tLH + tphl) / 2 = 0,35 Re = tLH / 2

Sotto asimmetrie necessariamente in un invertitore ad anello.

DISSIPAZIONE DI POTENZA STATICA DI UN INVERTITORE A RAPPORTO.

IN EVOLUZIONI STATICHE (L'INVERTITORE PRESENTA POTENZA STATICA ?) SI RICORDA CHE DEVO RAGIONARE SULLA POT. GENERATA VDD E SUL IX DI QUA CONS. DELL'ENERGIA.1) CASO

INGRESSO ALTO -> INTERUTTORE CHIUSOPASSA UNA CORRENTE PER VM?

IDDL = VDD / (R + Ron) ~ VDD / R -> Ron < R

Vt = Voh    Vo = Vol

I REDI CHT SORO RIFERITI SEMPRE ALLE USCITA

2) CASO

INGRESSO BASSO -> INTERUTTORE APERTOnon circola corrente -> IDDH = 0

Vt = Voc    Vo = Voh

CIO' SIGNIFICA CHE NELLA LOGICA DI UN INVERTITORE A RAPPORTO SOLO NEL CASO DELL'USCITA BASSA HO POT. DISSIPATA STATICA, PREDOMINANTE SU QUELLA DINAMICA.

LA POT. MEDIA DISSIPATA, LA POSSO SCRIVERE SE I DUE CASI SONO EQUIPROBABILI, CIOA' X UN DELTA TEMPO L'INVERTITORE SI TROVA A LAVORARE CON UN' USCITA BASSA O CON UN' USCITA ALTA.

VDD I D = P D = VDD IDDL + IDDH / 2 ~ VDD² / 2R

I TEMPI DI PROPAGAZIONE INCIDONO ALLA POT. MEDIA DISSIPATA COMPLESSIVA, SONO I PARAMETRI CHE DESCRIVONO LE PRESTAZIONI DI UN CIRCUITO.

t_p ~ t_PLH / 2 ~ 0,35 RC

P_D ~ VDD² / 2R

X I TEMPI DI PROPAGAZIONE ASIMMETRICI

RAPIDITA' DELL'USCITA

nessuno di questi due parametri dipendono dalla resistenza RON, ma dal sistema di pull up, pu che determina i due parametri di performance. L'obiettivo sarebbe quello di avere circuito che dissipa pochissimo e che sia veloce, ma osservando i due parametri, fatto quello che abbiamo detto e al numeratore, dall'altro e al denominatore cio significa che non posso avere entrambi le caratteristiche:

• se R e piccola -> circuito veloce ma dissipa molto
• se R e grande -> lento ma poco

TRADE-OFF TRA TEMPO E POTENZA = compromesso sulla scelta della batteria specifica che si vuole ottenere, in base alla scelta di compromesso della resistenza R.

In tali condizioni, e utile usare, far riferimento ai parametri di merito

PDP = t_p . P_D power delay product.

Un circuito con un PDP piu basso e piu efficiente, qualora considerassi due dispositivi, posso confrontarli con PDP e des il + efficiente. Nel nostro caso, interessa a rapporto.

PDP = t_p . P_D = 0,17 C V_DD²

Il PDP not dipende della resistenza R -> trade off perfetto. Per avere un circuito energetamente efficiente devo avere una capacita piccola da pilotare e una tensione di alimentazione V_DD + bassa possibile.

LOGICHE COMPLEMENTARI

Esse nascono per risolvere i problemi delle logiche a rapporto.

• T. di propagazione asimmetrici
• Pot. dissipata statica
• Vol != 0

L'idea di questa logica e quella di controllare, tramite interruttori controllati, sia la rete di pull-up che quella di pull-down che portano rispettivamente un'uscita bassa e una bassa, i due interruttori devono pilotarsi in modo complementare, non devono mai essere contemporaneamente on, una un'altra off.

Se voglio un'uscita bassa, tengo chiuso solo la rete di pull-down -> int. chiuso e l'int della rete di pull-up lo tengo aperto; se invece voglio un'uscita alta tengo chiuso entrambi: da pull up ha preso quello di pull-down.

Livelli logici (cond. stat.)

1) Caso. ingresso alto.

L'interruttore di pull-down si chiude x l'ingresso alto e si apre quello di pull-up: nella Rtot circola corrente Idd = 0 (=> Vac = 0 (=> Vo = 0 stesso potenziale.