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C.E.A.D.7.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 7 (3 ore) Transistore multi emettitoreTransistore multi emettitore Porta TTL prima versionePorta.

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1 C.E.A.D.7.1 CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 7 (3 ore) Transistore multi emettitoreTransistore multi emettitore Porta TTL prima versionePorta TTL prima versione Caratteristica di trasferimentoCaratteristica di trasferimento Pilotaggio di carichi capacitiviPilotaggio di carichi capacitivi Stadio duscita TOTEM-POLEStadio duscita TOTEM-POLE Porta NAND TTL StandardPorta NAND TTL Standard

2 C.E.A.D.7.2 Richiami Inverter a BJTInverter a BJT Caratteristica di trasferimentoCaratteristica di trasferimento Inverter idealeInverter ideale Margini di rumoreMargini di rumore Fan-in e Fan-outFan-in e Fan-out Tempi di ritardoTempi di ritardo Dissipazione di potenzaDissipazione di potenza Logica DTLLogica DTL Caratteristiche statiche e dinamiche della logica DTLCaratteristiche statiche e dinamiche della logica DTL

3 C.E.A.D.7.3 Transistore multi emettitore BJT a un emettitoreBJT multi emettitoreBJT a un emettitoreBJT multi emettitore Q B C E n pn EBC Q B C E1E1 n pn E1E1 BC E2E2 n E2E2

4 C.E.A.D.7.4 Osservazioni Il transistore multi emettitore si può vedere come due transistori accoppiati, sia come tre diodi connessi come in figuraIl transistore multi emettitore si può vedere come due transistori accoppiati, sia come tre diodi connessi come in figura n pnn

5 C.E.A.D.7.5 NAND TTL prima versione Q1Q1 VAVA RBRB V CC RCRC VUVU Q2Q2 R2R2 Q3Q3 R1R1 1.4k 1k 4k 2.2k + - V CE VBVB

6 C.E.A.D.7.6 Osservazioni Il transistore Q 1 si comporta, staticamente, come tre diodiIl transistore Q 1 si comporta, staticamente, come tre diodi Dinamicamente, quando Q 2 è in forte conduzione, sul fronte di discesa di V i, Q 1 si comporta da transistoreDinamicamente, quando Q 2 è in forte conduzione, sul fronte di discesa di V i, Q 1 si comporta da transistore

7 C.E.A.D.7.7 Caratteristica di trasferimento Q1Q1 VAVA RBRB V CC RCRC VUVU Q2Q2 R2R2 Q3Q3 R1R1 1.4 k 1 k 4 k + - V CE VBVB VIVI VUVU 0.2

8 C.E.A.D.7.8 Pilotaggio di carichi capacitivi Scarica a corrente costante ( I B )Scarica a corrente costante ( I B ) Carica esponenziale = R C CCarica esponenziale = R C C RCRC VUVU Q3Q3 4 k C VIVI 0 t VUVU V CC T1T1 T2T2

9 C.E.A.D.7.9 Osservazioni Per ridurre il tempo t 2 si deve diminuire R CPer ridurre il tempo t 2 si deve diminuire R C Ridurre R C comporta una maggiore dissipazione staticaRidurre R C comporta una maggiore dissipazione statica Ridurre R C comporta una diminuzione delRidurre R C comporta una diminuzione del Fan-out Fan-out RC svolge la funzione di Pull-UpRC svolge la funzione di Pull-Up Soluzione: sostituire il Pull-Up statico con un Pull-Up dinamicoSoluzione: sostituire il Pull-Up statico con un Pull-Up dinamico

10 C.E.A.D.7.10 Stadio duscita TOTEM - POLE R 1, R 2, Q 2 parafaseR 1, R 2, Q 2 parafase (se il collettore sale lemettitore scende) D 0 serve per avere Q 4D 0 serve per avere Q 4 interdetto con Q 2 e Q 3 saturati In assenza di D 0 Q 4 è inIn assenza di D 0 Q 4 è insaturazione RCRC VUVU Q3Q3.1 k C VIVI V CC Q4Q4 Q2Q2 D0D0 R2R2 R1R1 1.4 k 1 k Z4 Z3 Z2 Z1

11 C.E.A.D.7.11 Porta NAND TTL Standar RCRC VUVU Q3Q3.1 k C VIVI V CC Q4Q4 Q2Q2 D0D0 R2R2 R1R1 1.4 k 1 k RBRB 4 k Z4 Z3 Z2 Z1 Z7 Z6 Z5

12 C.E.A.D.7.12 Correnti di scarica La corrente di scarica di C è data da I B3La corrente di scarica di C è data da I B3 In base alla 7.8In base alla 7.8 RCRC VUVU Q3Q3.1 k C VIVI V CC Q4Q4 Q2Q2 D0D0 R2R2 R1R1 1.4 k 1 k RBRB 4 k Z4 Z3 Z2 Z1 Z7 Z6 Z5

13 C.E.A.D.7.13 Correnti di carica La corrente di carica di C è (ingresso basso)La corrente di carica di C è (ingresso basso) –Ipotesi Q4 in saturazione RCRC VUVU Q3Q3.1 k C VIVI V CC Q4Q4 Q2Q2 D0D0 R2R2 R1R1 1.4 k 1 k RBRB 4 k Z4 Z3 Z2 Z1 Z7 Z6 Z5

14 C.E.A.D.7.14 Caratteristica di trasferimento VIVI VUVU RCRC VUVU Q3Q3.1 k C VIVI V CC Q4Q4 Q2Q2 D0D0 R2R2 R1R1 1.4 k 1 k RBRB 4 k Z4 Z3 Z2 Z1 Z7 Z6 Z5

15 C.E.A.D.7.15 Margini di rumore NHL è basso a causa della caratteristica due ginocchiNHL è basso a causa della caratteristica due ginocchi VIVI VUVU 3 1.3

16 C.E.A.D.7.16 Uscita TRI - STATE Si introduce un novo stato logicoSi introduce un novo stato logico ALTA IMPEDENZA ZALTA IMPEDENZA Z Più uscite Tri – state possono essere connesse in paralleloPiù uscite Tri – state possono essere connesse in parallelo Si deve garantire che logicamente sia possibile abilitarne solo una alla voltaSi deve garantire che logicamente sia possibile abilitarne solo una alla volta

17 C.E.A.D.7.17 Buffer Tri - State InvertenteInvertente Non invertenteNon invertente S inout 1 S inout 2 Sin out 1 out 2 00ZZ 01ZZ z

18 C.E.A.D.7.18 Circuito Tri – State Si deve obbligare sia Q 2 che Q 4 a non condurreSi deve obbligare sia Q 2 che Q 4 a non condurre RCRC VUVU Q3Q3.1 k VIVI V CC Q4Q4 Q2Q2 D0D0 R2R2 R1R1 1.4 k 1 k Z4 Z3 Z2 Z1 S in

19 C.E.A.D.7.19 Osservazioni La max velocità di commutazione è limitata da T storageLa max velocità di commutazione è limitata da T storage T storage è dovuto alla saturazione dei BJTT storage è dovuto alla saturazione dei BJT La saturazione è necessaria per avere unuscita costante anche se varia lingressoLa saturazione è necessaria per avere unuscita costante anche se varia lingresso Per aumentare la velocità di commutazione è necessario passare a logiche non saturatePer aumentare la velocità di commutazione è necessario passare a logiche non saturate

20 C.E.A.D.7.20 Diodo Schottky La giunzione Silicio drogato n e metallo (alluminio) da luogo auna ginzione rettificatrice che prende il nome di DIODO SCHOTTKYLa giunzione Silicio drogato n e metallo (alluminio) da luogo auna ginzione rettificatrice che prende il nome di DIODO SCHOTTKY La tensione di soglia di un diodo schottky è più bassa di quella di un diodo p-n ( 0.4 V)La tensione di soglia di un diodo schottky è più bassa di quella di un diodo p-n ( 0.4 V)

21 C.E.A.D.7.21 Transistore SCHOTTKY Mettendo un diodo Schottky fra base e collettore si ottiene un transistore che non può andare in saturazioneMettendo un diodo Schottky fra base e collettore si ottiene un transistore che non può andare in saturazione 0.3 V 0.4 V 0.7 V

22 C.E.A.D.7.22 NAND LS (74LS00) D1D1 20 k 8 k.12 k 3 k1.5 k 4 k Q3Q3 Q4Q4 Q2Q2 Q6Q6 D2D2 Q5Q5 D3D3 D4D4

23 C.E.A.D.7.23 Conclusioni Transistore multiemettitoreTransistore multiemettitore Porta TTL prima versionePorta TTL prima versione Caratteristica di trasferimentoCaratteristica di trasferimento Pilotaggio di carichi capacitiviPilotaggio di carichi capacitivi Stadio duscita TOTEM-POLEStadio duscita TOTEM-POLE Porta NAND TTL StandardPorta NAND TTL Standard Porta Tri StatePorta Tri State TTl Low-power SchottkyTTl Low-power Schottky


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