Riassunto esame Elettronica dei Sistemi Digitali prof. Scorzoni, libro consigliato Reti Logiche IV Ed. Mano, Kime

Schema riassuntivo di elettronica dei sistemi digitali

Introduzione ai sistemi digitali

I sistemi digitali sono influenzati da diversi tipi di rumore elettrico, tra cui inductive coupling, capacitive coupling, variazioni di tensione di alimentazione e EMI. Si distinguono stati H, L, logica positiva e negativa, nonché circuiti logico combinatorio e sequenziale, evidenziando le loro differenze.

Caratterizzazione statica di un componente digitale

La descrizione di un componente include le sue caratteristiche statiche come l'ingresso, l'uscita e il trasferimento. Si considerano comportamenti ideali e non ideali, come nell'inverter e la transcaratteristica. Le tensioni Single-Ended, VoH, VoL, ViH, ViL, Logic Swing, Logic Threshold e il Noise Margin sono definiti per fornire una caratterizzazione completa. Le proprietà rigenerative delle famiglie di logiche (margine di rumore statico VnM) e la cascata di 2 inverter sono esaminate.

Famiglie logiche

Le logiche TTL, tra cui 74(00…99), 7454(00…99), ALS, TTL Fast, CMOS 4000, retrocompatibilità CMOS-TTL, Advanced Ultra Low Voltage CMOS (AUC), HC, AHC, LVT, ALVT, ALVC, LVC, ecc., sono descritte insieme alle differenze tra TTL e CMOS e al ruolo del BJT-Schottky.

Transistori n-MOS e p-MOS

I transistori n-MOS e p-MOS sono analizzati in termini di caratteristiche di uscita nei vari stati (basso L, alto H), regione di Triodo (o LINEARE), regione di Pinch-Off (o SATURAZIONE), interdizione, corrente di Drain e corrente di P.O. Vengono discussi la modulazione della lunghezza di canale, l'Effetto Body, con simboli e rappresentazioni grafiche. Si distinguono transistor Enhancement, Depletion, il fattore di conducibilità Kn, amplificatore n-MOS a carico Kp, fattori intrinseci e capacità dell’ossido per unità di area Cox.

Transcaratteristica e logica a rapporto

La transcaratteristica Vo, Vin (IN-OUT), punto di lavoro, logica a rapporto (Ratioed) e resistenza Rds sono trattati. Inoltre, si analizza la curva composta in zona LIN, il guadagno di tensione in P.O. e i tempi di salita e discesa.

Inverter-CMOS

L'inverter-CMOS è esaminato tramite la sua caratteristica di trasferimento statica, rappresentazione grafica e simbolo. Lo studio include la determinazione delle regioni LIN, PO, OFF del p-MOS e n-MOS, la corrente di penetrazione (o cortocircuito) e la soglia logica (Logic Threshold). La compatibilità CMOS-TTL varia con la tensione di soglia.

Consumo e protezione del CMOS

Il consumo statico e dinamico del CMOS è discusso, insieme ai concetti di overshoot, undershoot, standing-wave e adattamento della linea. La protezione da cariche elettrostatiche umane è spiegata, e si chiarisce perché non si usa un resistore di adattamento. Il protocollo LVDS (Low Voltage Differential Signaling, Twisted Pair) è menzionato per eliminare i problemi di adattamento delle linee di trasmissione. La rappresentazione grafica del modello a diodi di protezione del CMOS e il significato dei diodi intrinseci ed esterni sono inclusi. Il Fan-out, Fan-in, uscita nello stato basso (LOW) e uscita nello stato alto (HIGH) sono considerati.