Appunti di Elettronica generale - Parte XVIII

Appunti Elettronica Generale:

Libro Circuiti per la Microelettronica

di Sedra Smith

Parte XVIII

Il modello dell'interruttore.

= usato dal MOS per creare un interruttore.

• La condizione di circuito aperto dell'interruttore puo essere approssimata alla condizione di interdizione (VGS < Vth), che non e possibile per il terminale S-D, ma solo correnti di carica e scarica possono essere trascurate.
• Quando il dispositivo (MOS) non puo essere assimilato ad un commutamento, esso conduce in solo ad una resistenza Ron e non ad una resistenza nulla. Posso supporre che nel momento che l'interruttore e chiuso esista una resistenza Ron.

Hp: VI > Vth. Se Ron e infinitesima e aperto.

VI = VOH

VOH = ?

Partitore di tensione: VDD si partizione sulle due resistenze in serie.

VOH = Ron / (R + Ron) VDD

Devo inoltre essere sicuro che l'uscita sia bassa (se no non ha senso) (non e zero)

=> Ron << R

=> VOH ~= (Ron / R) VDD

Tende a zero se Ron e piccolo rispetto a R.

Per una buona funzione in una rete di pull down, l'uscita deve essere portata bassa, ne alcun che le due uscite della rete di pull down zero perché zero.

Ron << R

cosi da avere un uscita bassa.

Seconde la rete di pull up, la rete di pull down rimane accesa, quindi l'uscita deve essere portata bassa, ne alcun che le due vengono la uscita bassa.

VOH = Ron / R VDD

Ron << R

Ron / R << 1

e si ha zero rispetto a rapporto.

TEMPO DI PROPAGAZIONE.

Consideriamo di considerare le condizioni piu facili da considerare a tempo istantaneo. Cerchiamo quindi di considerare una commutazione istantanea dell ingresso, se vogliamo un tempo di propagazione LH (esso e def. in uscita) devo considerare una commutazione in ingresso HL, analogamente per il tempo di propagazione HL (uscita) => LH in ingresso.

o TEMPO DI PROPAGAZIONE LH.

- commutazione istantanea HL dell ingresso

Voh = VDD

potche e pari a una reazione ha polo.

VIL = VDD/2

VIL(0-) = VOH istantaneamente VIL(0+) = VOL in un tempo nullo.

In condizioni stazionarie non circola corrente nel condensatore

e transitorio cers. presenza di un corpo. due stati. I terminali di gate degli ingressi della porte logiche connesse tra loro.

In cond. di regime t<0 VIL(0-) = VOH => VOH(0+) = VOL

poi si ossa aperire t>0 dopo quindi la costante di tempo.

di interesse osservo che la tensione V0 cambia di cara del condensatore la quale in zero e continua.

iC = C dV0/dt.

non esistono generatori che forniscano correnti impulsive, exta e di piu. = da una azione nulla gradino.

E = V0 non puo essere discontinua, poiche la derivata del gradino e la delta di dirac => iC impulsiva => impossibile

=> V0(0-) = V0(0+) = VOL poiche V0 non puo avere un comportamento discontinuo.

v_i(0⁺) = V_OL

v_o(0⁺) = V_OL

nel passaggio da t^- a t⁺ l'interruttore cambia stato da chiuso a aperto, allora non puo esserci corrente

corrente in R_on, e dato che vo(t⁺) = V_OL, ne esce solo la corrente da V_DD circola nel condensatore - processo di carica del condensatore.

v_o(t) = A + B e^-t/RC

-> circuito RE -> cost. di tempo

quando v_o(t) = V_DD i_e(t) = 0 => il transitorio finisce. totale tensione ai capi del condensatore costante -> nonna sola di corrente.

t -> +oo

- A = v_o(+oo) = V_DD

B = -(V_DD - V_OL)

=> v_o(t) = V_DD - (V_DD - V_OL) e^-t/RC

usando la def. del tempo di prop t_PLH:

v_o(t_PLH) = (V_OH + V_OL) / 2 = (V_DD + V_OL) / 2

V_DD - (V_DD - V_OL) e^-t/RC = (V_DD + V_OL) / 2

t_PLH = ln(2)RC = 0,69 RC.

tempo di propagazione cresce al crescere della resistenza e della capacita.

TEOREMA DI PROPORZIONE

CASO COMMUTAZIONE DI UN MOSS CH LA

v_I(0^-) = V_gL → v_I(0⁺) = V_OH immediatamente.

v_O(0^-) = V_OH → v_O(0⁺) = V_OH x se questo era il valore.

Il fatto che in corrispondenza di t=0, nel regime permanente il Ron non circola corrente, v_O(0^-) = V_OH => V_OH = V_DD => il condensatore risulta essere carico negativamente nel tempo 0+.

L'interruttore si chiude e la commutazione a t=0. Nell'ingresso, allora:

• interrompe su R, V_DD - v_O = V_DD - V_DD non circola corrente;
• su Ron c'e una caduta di tensione V_DD - v_O → su Ron c'e corrente;
• non rimane che il condensatore scarica, la tensione ai suoi capi diminuisce => c'e una corrente diminuisce, per di piu il fatto che v_O diminuisca fa si che in R circoli corrente opposta; si avvia un processo di potenziamento.

Quindi il condensatore si e derivato. Si ha una nuova condizione di equilibrio.

1) ridurre corrente in Ron

2) corr. di pull up aumenta.

Quando I_Ron = I_R => I_e = 0 cio significa che il condensatore si e scaricato. Si ha una nuova condizione di regime.

Se semplifichiamo il circuito con il time di interesse:

R_th = R || Ron

V_eq = (Ron / (Ron + R)) V_DD