CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI

1. CIRCUITI ELETTRONICI ANALOGICI E DIGITALI LEZIONE N° 7 (3 ore) • Transistore multi emettitore • Porta TTL prima versione • Caratteristica di trasferimento • Pilotaggio di carichi capacitivi • Stadio d’uscita TOTEM-POLE • Porta NAND TTL Standard C.E.A.D.

2. Richiami • Inverter a BJT • Caratteristica di trasferimento • Inverter ideale • Margini di rumore • Fan-in e Fan-out • Tempi di ritardo • Dissipazione di potenza • Logica DTL • Caratteristiche statiche e dinamiche della logica DTL C.E.A.D.

3. Transistore multi emettitore • BJT a un emettitore BJT multi emettitore C C Q B B Q E E1 E2 C B E C B E1 E2 p n p n n n n C.E.A.D.

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

5. NAND TTL prima versione VCC RC 4k RB R1 2.2k 1.4k Q1 VU VA Q2 VCE - Q3 VB + R2 1k C.E.A.D.

6. Osservazioni • Il transistore Q1 si comporta, staticamente, come tre diodi • Dinamicamente, quando Q2 è in forte conduzione, sul fronte di discesa di Vi, Q1 si comporta da transistore C.E.A.D.

7. Caratteristica di trasferimento VCC VU 5 RC RB R1 4 k 4 k 1.4 k Q1 VU VA Q2 - Q3 VCE VB + R2 0.2 1 k VI 0 1.5 1.3 2 C.E.A.D.

8. Pilotaggio di carichi capacitivi • Scarica a corrente costante (bIB) • Carica esponenziale t = RCC VCC VU 4 k RC VU C Q3 VI 0 T1 T2 t C.E.A.D.

9. Osservazioni • Per ridurre il tempo t2 si deve diminuire RC • Ridurre RC comporta una maggiore dissipazione statica • Ridurre RC comporta una diminuzione del Fan-out • RC svolge la funzione di Pull-Up • Soluzione: sostituire il Pull-Up statico con un Pull-Up dinamico C.E.A.D.

10. Stadio d’uscita TOTEM - POLE • R1, R2, Q2 parafase (se il collettore sale l’emettitore scende) • D0 serve per avere Q4 interdetto con Q2 e Q3 saturati • In assenza di D0 Q4 è in saturazione VCC RC .1 k R1 1.4 k Z1 Q4 Z4 Q2 D0 VI Z3 VU Z2 Q3 R2 C 1 k C.E.A.D.

11. VCC RC RB .1 k R1 4 k 1.4 k Q4 Q2 D0 VI VU Q3 Z2 Z5 Z4 Z1 Z7 Z6 Z3 R2 C 1 k Porta NAND TTL Standar C.E.A.D.

12. VCC RC RB .1 k R1 4 k 1.4 k Q4 Q2 D0 VI VU Q3 R2 Z7 Z3 Z1 Z6 Z4 Z5 Z2 C 1 k Correnti di scarica • La corrente di scarica di C è data da bIB3 • In base alla 7.8 C.E.A.D.

13. VCC RC RB .1 k R1 4 k 1.4 k Q4 Q2 D0 VI VU Q3 R2 Z7 Z3 Z1 Z6 Z4 Z5 Z2 C 1 k Correnti di carica • La corrente di carica di C è (ingresso basso) • Ipotesi Q4 in saturazione C.E.A.D.

14. VCC RC RB .1 k R1 4 k 1.4 k Q4 Q2 D0 VI VU Z2 Z6 Z4 Z5 Z1 Z7 Z3 Q3 R2 C 1 k Caratteristica di trasferimento VU 3.8 3 0.2 VI 0 0.6 1.5 5 1.3 C.E.A.D.

15. Margini di rumore • NHL è basso a causa della caratteristica due ginocchi VU 3.8 3 0.2 VI 0 0.6 1.5 5 1.3 C.E.A.D.

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

17. Buffer Tri - State • Invertente • Non invertente in out1 S 0 1 z in out2 S C.E.A.D.

18. Circuito Tri – State” • Si deve obbligare sia Q2 che Q4 a non condurre VCC RC .1 k R1 1.4 k Q4 Z1 Z4 in Q2 D0 VI VU Z3 Z2 Q3 S R2 1 k C.E.A.D.

19. Osservazioni • La max velocità di commutazione è limitata da T storage • T storage è dovuto alla saturazione dei BJT • La saturazione è necessaria per avere un’uscita costante anche se varia l’ingresso • Per aumentare la velocità di commutazione è necessario passare a logiche non saturate C.E.A.D.

20. Diodo Schottky • La 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) C.E.A.D.

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

22. NAND LS (74LS00) .12 k 20 k 8 k D1 Q5 D3 Q4 4 k Q2 D4 D2 Q3 1.5 k 3 k Q6 C.E.A.D.

23. Conclusioni • Transistore multiemettitore • Porta TTL prima versione • Caratteristica di trasferimento • Pilotaggio di carichi capacitivi • Stadio d’uscita TOTEM-POLE • Porta NAND TTL Standard • Porta Tri State • TTl Low-power Schottky C.E.A.D.