Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 1 Retta di carico (1) La retta dipende solo da entità esterne al diodo.

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 2 Retta di carico (2) Dipende solo da entità esterne al transistor.

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 3 Punto di lavoro (1) Punto di lavoro = intersezione tra retta di carico e caratteristica del dispositivo, identificata da una terna di valori V CE, V BE, I C

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 4 Punto di lavoro (2) V BE IBIB

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 5 Punto di lavoro (3)

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 6 Punto di lavoro (4)

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 7 Punto di lavoro (5)

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 8 Limiti di potenza Grafico dei limiti della potenza di un circuito dove è presente un transistor e possibili rette di carico.

Corso Fisica dei Dispositivi Elettronici Leonello Servoli 9 Limiti di funzionamento dei transistor I limiti per un transistor n-p-n 2N2222A: Corrente massima di collettore (800 mA) Massima dissipazione di potenza (0.5 W) Massima tensione di uscita (breakdown V CE < 40 V) Perforazione Massima tensione di ingresso ( V BB < V EB decina V)

Segnali analogici e digitali (1) Segnale Analogico: la grandezza può assumere qualunque valore allinterno di un intervallo Segnale Digitale Binario: la grandezza può assumere solo 2 valori.

Livelli logici (1) Tensioni 0 logico 1 logico indeterminato V L1 V L2 V H1 V H2 Sistema a logica positiva Tensioni V L1 V L2 V H1 V H2 Sistema a logica negativa

Livelli logici (2) Logica positivaLogica negativa

Segnale Digitale Importanti: i livelli V 1 e V 2 e lintervallo minimo di scansione temporale del segnale (in questo caso t 2 – t 1 )

Rumore (1) Rumore per segnale analogico

Rumore (2) Un segnale digitale è più immune al rumore di uno analogico perché ammette una banda di variazione entro cui lo stato è univocamente definito. Mentre il rumore analogico viene trasportato lungo tutto il circuito, quello digitale viene filtrato dal primo dispositivo che attraversa.

Es.: Invertitore V V t t Caratteristica di trasferimento: reale ideale VOVO VIVI V th V+V+ V+V+

Rumore (3) Margine di rumore per l1 logico: V OH - V IH Margine di rumore per lo 0 logico: V IL - V OL

Funzioni logiche (1) Funzione binaria a una variabile: Z=f(A) Z = A ; Z = A 2 possibili funzioni logiche Funzione binaria a due variabili: Z=f(A,B) 4 combinazioni di input (2x2) 4 valori per la funzione di output, uno per ogni combinazione Quindi 16 possibili funzioni logiche.

Funzioni logiche (2) Le 16 funzioni logiche non sono indipendenti. Le funzioni più note sono: AND,OR,NAND,NOR,XOR (porte logiche) Essenzialmente basta una sola funzione per realizzare tutte le altre (NAND o NOR). È sufficiente progettare un dispositivo elettronico che implementi una di queste porte logiche per poter descrivere completamente lo spazio delle funzioni logiche di due variabili.

Funzioni logiche (3) Si possono definire delle operazioni allinterno dello spazio delle variabili logiche: Operazione somma (+) A + B = 1 se A o B sono 1; 0 se A e B sono 0; Operazione prodotto: A x B = 0 se A o B sono 0; 1 se A e B sono 1;

Famiglie Logiche I dispositivi di una famiglia hanno le stesse caratteristiche fondamentali. La classificazione per famiglie è: Famiglie BJT: (TTL,ECL,etc.) Famiglie MOS: (NMOS,CMOS,etc.) Famiglie DTL: (presentano sia diodi che transistor)

Sistema DL (Diode Logic) Porta OR implementata in logica negativa con il sistema DL. V(1) = 0 Volts V(0) = 5 Volts V R = V(0) = 5 Volts

Porta OR in logica negativa Se tutti gli ingressi sono nello stato 0 (V=5 Volts) V R – v 1 = 0 ; V R – v 2 = 0 ; V R – v 3 = 0 ; Tutti i diodi sono polarizzati inversi e non conducono v 0 = V(0) = 5 Volts Se un ingresso v 1 = V(1) = 0 Volts il diodo D 1 sarà polarizzato direttamente; infatti: v 0 = V(0) – [V(0)-V(1)- V ]R/(R+R s +R f ) R f = resistenza diretta del diodo. Se si sceglie R>> R s –R f v 0 V(1) + V Volts = V(1)

Porta AND in logica positiva (1) Che succede se prendiamo lo stesso circuito ed applichiamo una logica positiva: V(1) = 5 Volts V(0) = 0 Volts V R = V(1) = 5 Volts

Porta AND in logica positiva (2) Se tutti gli ingressi sono nello stato 1 (V=5 Volts) V R – v 1 = 0 ; V R – v 2 = 0 ; V R – v 3 = 0 ; Tutti i diodi sono polarizzati inversi e non conducono v 0 = V(1) = 5 Volts Se un ingresso v 1 = V(0) = 0 Volts il diodo D 1 sarà polarizzato direttamente; infatti: v 0 = V(1) – [V(1)-V(0)- V ]R/(R+R s +R f ) R f = resistenza diretta del diodo. Se si sceglie R>> R s –R f v 0 V(0) + V Volts = V(0)

Porta AND in logica negativa (1) In questo caso costruiamo una porta AND in logica negativa: V(1) = 0 Volts V(0) = 5 Volts V R = V(1) = 0 Volts

Porta AND in logica negativa (2) Se un solo ingresso v 1 è nello stato 0 (V=5 Volts) Il diodo corrispondente è polarizzato direttamente. Infatti: v 0 = V(0) – [V(0)-V(1)- V ] R s /(R+R s +R f ) – V Poiché R s /(R+R s +R f ) << 1 v 0 V(0) Se tutti gli ingressi sono nello stato 1 (V=0 Volts) per tutti i diodi vale: v 1 – V(1) = 0 ; v 2 – V(1) = 0 ; v 3 – V(1) = 0 ; Tutti i diodi sono polarizzati inversamente v 0 =V(1)