Appunti di Elettronica generale - Parte XVI

Appunti Elettronica Generale:

Libro Circuiti per la Microelettronica

di Sedra Smith

Parte XVI

intercambiando una corrente di ingresso che aumentando il disturbo di volta in volta, esso tendera' un certo punto ad essere trascurabile, quindi

che un livello V_I e' accettabile in ingresso ad una porta logica se

|f(V_I)| < 1

condizione che mi garantisce l'operazione di filtraggio e di conseguenza il corretto funzionamento dell'invertitore e quindi il ripristino dei livelli corretti.

perche' caratteristica e' una funzione decrescente.

|f(V_I)| < 1, es. f(V_I) = -1. ci troviamo di fronte a individuare due valori di tensione di ingresso, i quali nei dividono la asse in tre regioni,

una regione trova quindi |f(V_I)| < 1, che si assume come valori di tensione divarso bassi che i quali corrispondera' un'uscita alta, valori per cui |f(V_I)| < 1

una regione che la derivata e' molto forte cioe' |f'(V_I)| > 1, regione proibita o ambigua, dobbiamo garantire che il livello di tensione non cada in tale regione poiche' qui i disturbi non si attenuano ma si amplificano, valori non acc. |f(V_I)| > 1

una regione |f'(V_I)| < 1, ove posso considerare valori di ingresso piu' piccoli in uscita ho valori bassi di tensioni, valori apprezzabili ... corrispondenza dalla derivata minore di 1.

allora V_IL e' la massima tensione di ingresso che corrisponde bassa

V_IH e' la minima tensione di ingresso alta.

da 0<V_I<V_IL tensioni di ingresso basse

V_IH<V_I<V_DD ... alte.

definisco i livelli logici e margini di rumore: c'e' l'entrata di invert. porta in uscita una tensione alta, se cui si suppone lo disturbo d e: V_I-(k+1) < V_D(k)

ottenendo un comportamento non coerente quando questa tensione di raffica rientro da scorrere al disco dell'V_IH dell'invertitore successivo perche' fino a quei valori d'ingresso sono piu' alti della V_IH stato convenzionalmente definito, che questo sia un livello apprezzabile e che viene riconosciuto come livello di ingresso alto dal nostro invertitore.

quindi il massimo disturbo tollerabile alto e' la distanza che c'e' tra V_OH e V_IH.

N_H = V_OH - V_IH

analogamente se la tensione d'ingresso aumenta tanto da superare V_IL, cio' in una regione ambigua non avendo il corretto funzionamento dell'invertitore, finche' le sue uscite sotto i valori d'ingresso sono piu' piccoli di V_IL stato convenzionalmente definito che questo sia un livello di ingresso basso apprezzabile e che viene riconosciuto come livello basso dall'invertitore. quindi

N_L > V_IL - V_OL

Risposta dinamica delle porte logiche.

Tutto quello finora preso detto era solo l'ip. di regime stazionario.

Ma la risposta dinamica (in transitorio) delle porte logiche e influenzata dalla presenza di caratter passive e i parametri rilevanti per il comportamento dinamico sono:

• Ritardo della porta = tempo di propagazione, cioe dopo quanto tempo la porta un valore ottenuto lo segnale di ingresso mi fornirà in uscita il valore di interesse
• Tempi di transizione.

Come definiamo tali parametri? (Tempi di prova)

Ecosi un diagramma che riporta l'andamento delle tensioni in ingresso e di uscita in funzione del tempo. E cosi una tensione d'ingresso e una d'uscita di un invertitore, che fanno tale andamento.

Il valore della tensione d'ingresso e inizialmente al livello normale basso, ora immaginiamo di voler passare dal livello normale basso al livello normale alto, ricordiamo che in natura tutto e continuo, allora ci sara un certo transitorio dove nel portare da VOL a VOH, ora osservando i grafici, si nota che nel caso di ingresso inizia a cambiare, tuttavia l'uscita dell'inverter non cambia subito, per la presenza di effetti capacitivi (memoria dello stato precedente) ma c'e un valore istantaneo, poi un po' di tempo, che la VOL si e portata all' VOH, la tensione di uscita si portera al valore di regime (VOL), lo stesso ragionamento analogo vale anche nel caso in cui si continua al livello del grafico successivo serve un ritardo tra la variazione del valore iniziale e conseguente valore di uscita.

I tempi di propagazione, convenzionalmente, si determinano a partire da un livello di tensione di ingresso intermedio: VTH + VTL e a tale intensita x definizione essa corrisponde al tempo che intercorre tra il passaggio dell'ingresso e dell'uscita per lo stesso livello medio di tensione.

t_PHL = T di tr dal tratto di basso

t_PLH = dal basso all'alto.

osservando ora l'uscita per l'invertitore

Generalmente si puo avere un valore medio del tempo di propagazione:

t_p = (t_PHL + t_PLH) / 2

Tempi di transizione: t_PHL, t_PLH corrispondenti al passaggio 90% al 10%; 10% al 90% della commutazione celere.

Adattivita dei tempi di propagazione: in una casetta di invertitori i tempi di propagazione dei singoli invertitori si sommano, e il tempo di propagazione complessivo:

tp_tot = Σ_i^N tp_i

Questa proprieta ci permette di studiare un particolare circuito costituito da una catena di un numero N dispari di invertitori chiusa in una configurazione della as anello ove l'uscita dell'ultimo invertitore corrisponde all'ingresso del primo invertitore.

• Condizione stazionaria di funzionamento dell'oscillatore ad anello
• Trovare tale condizione = punti di equilibrio dove applicare tre volte la funzione di trasferimento f(f(f(A))) cosi da ottenere una caratteristica di trasferimento complessiva che rel. del quanto vale il valore della tensione V_D, dato in condizione stazionarie il valore di tensione V_A supponendo che l'anello sia aperto, anche se in realta tale anello e chiuso, cio significa che la tale caratteristica deve soddisfare la caratteristica secondo la quale V_A = V_D, che in questo caso corrispondono alla bisettrice del I° quadrante. Esiste un punto di equilibrio (soluzione delle due caratteristiche) e tale sistema di retroazione puo risultare che l'oscillatore fosse aperto, cio la cond.

Oscillatore) e quindi esiste una condizione di stazionarieta nel circuito; pero tener conto dei possibili fenomeni che possono subentrare ed alterare tale condizione di staz. -> devo chiedermi se il punto di equilibrio e stabile? Si osserva che esso e instabile poiche il piu piccolo disturbo puo far si che tale punto si sposti dalla posizione di equilibrio. Cio significa che se volessimo studiare questo circuito, posso supporre che a un certo istante un evento induce A basso, subisce una commutazione B bassa, a causa degli tempi di esistenza di un disturbo, questo stabilisce un effetto catena:

A 0 → 1 B 1 → 0 C 0 → 1 D 1 → 0

Commutazione il ctt.

A commutazione Hc → R comm. Ltt. eee ...

Il tempo della commutazione: T₁ = 2t_PHL + t_PLH ricordando l'additiva e la teoria di propagazione, dopo si elenca una caratterizzazione di opposta (1->0) sullo stesso schema. Analogamente la caratterizzazione H/L 1->0 sia

A 1->0B 0->1C 1->0D 0->1

T₀ = 2 t_PLH + t_PHL

Dopo un tempo T₀ puo' avvenire la commutazione.Opposta A 1->0 => 0->1

Generice ad onda rettangolare periodicaDi periodo T = T₁ + T₀

T = 3t_PHL + 3t_PLH = 6t_p

con t_p = (t_PLH + t_PHL)/2

Esse generico lo chiamato oscillatore ad anello.

In generale:

• Per N dispari (solo con N dispari l'oscillatore funziona)T = ... T₁ + T₀ = N t_PHL + N t_PLH = 2N t_p
• Per N pari il circuito non oscilla ha due punti di stabilita' e si ricava dopo esistono equilibri in stabilita' stabili.