PORTE LOGICHE - i parametri dei fogli tecnici
Valori Massimi Assoluti
Vcc max, Vin max, T max
Condizioni Operative Consigliate
Vcc
Vin
Tstg
Vout
(tf, tr)in
Caratteristiche Elettriche (Statiche)
VIH, VIL
VOH, VOL
IIH, IIL
IOSC
ICC
Caratteristiche in Commutazione (Dinamiche)
(tf, tr)out
tpd0, tpd1
Cin, Cpd
1
PORTE LOGICHE - le anomalie
Vin
Vout
Vin
Vcc
t
tpd
Vout
Vcc
t
tf
molteplici anomalie:
- livelli logici NON ideali
- ritardo di commutazione
- segnali trapezoidali
- derive termiche, ecc
2
PORTE LOGICHE - i livelli logici
famiglia
VIH
VIL
VOH
VOL
TTL
2,0 V
0,8 V
2,4 V
0,4 V
LS-TTL
2,0 V
0,8 V
2,7 V
0,5 V
A
B
5V
5V
Transfer caratheristic
2,4V
Output voltage (V)
5
incertezza
4
0,4V
0
3
0,8V
0
in B
out A
2,0V
2
1
00
1
2
3
4
5
Input voltage (V)
param.
conditions
min
typ
VOH
Vcc=4.5V, 70°C, Io= -0.4mA, Vin=0.8V
2.4
3.3
VOL
Vcc=4.5V, 70°C, Io=16mA, Vin=2V
0.22
max
units
V
0.4
V
3
PORTE LOGICHE - le correnti d’ingresso
schema interno
di una porta TTL
(Nand a 2 ingressi)
circuito equivalente d’ingresso
param
min
IIH
RIN
IIL
max
units
40
µA
100
Vcc
IIH
Kohm
-1.6
Vcc
4K
mA
Gnd
Vcc
IIL
InA
Vout
InB
Gnd
4
PORTE LOGICHE
- le correnti d’uscita
schema interno
di una porta TTL
(Nand a 2 ingressi)
circuito
combinatore
e traslatore
Vcc
param
min
max
units
IOH
-13
mA
IOL
25
mA
IOSC
-55
mA
100
RL
circuito
combin.
e trasl.
VOL
Out
IOL
5
PORTE LOGICHE
- le correnti d’uscita
schema interno
di una porta TTL
(Nand a 2 ingressi)
circuito
combinatore
e traslatore
Vcc
param
min
max
units
IOH
-13
mA
IOL
25
mA
IOSC
-55
mA
100
circuito
combin.
e trasl. VOH
IOH
Out
RL
6
PORTE LOGICHE - il tempo di propagazione
Vin
tpd = Propagation Delay Time
(tempo di propagazione)
è il ritardo con cui l’uscita della logica commuta
rispetto all’istante in cui commuta l’ingresso
t
tpd
Vout
A
OUT
B
t
param.
typ
max
units
tpd0
8
12
nsec
tpd1
12
18
nsec
VA
VB
Vout
tpd
7
PORTE LOGICHE
V1
- i tempi di salita e discesa
t
Vout
V2
t
tr
tf
t
8
PORTE LOGICHE - il fan-out
Vcc
Vcc
100
4K
n° porte RIN
IIL
1
2
5
10
15
-1.6mA
-3.2mA
-8mA
-16mA
-24mA
4K
2K
0.8K
0.4K
0.27K
Out
IOL
IIL
Gnd
Il FAN-OUT rappresenta il massimo numero di porte logiche
pilotabili da un’uscita, ed è equivalente al rapporto fra
la massima corrente d’uscita e la massima corrente d’ingresso
9
PORTE LOGICHE - le derive termiche
10
PORTE LOGICHE - RTL e DTL
NOR o NAND ?
11
PORTE LOGICHE
- il circuito delle TTL
12
PORTE LOGICHE
- il circuito delle TTL: ingressi aperti
0.9V
2.1V
0.9V
1.4V
0.2V
0.7V
13
PORTE LOGICHE
- il circuito delle TTL: un ingresso a massa
SAT
0.2V
4.3V se Io = 0
INT
SAT
INT
14
PORTE LOGICHE
- la tensione d’uscita è funzione della corrente
Vo = Vcc - R·Io - VCE(SAT) - 0.7
5V
4
3
2
1
0
0
5
10
15
20 mA
15
PORTE LOGICHE - NAND e NOR TTL
16
PORTE LOGICHE - varie famiglie
LOGICHE STANDARD
LOGICHE TTL (bipolari)
- 7400
- 74S00
- 74LS00
- 74AS00
- 74ALS00
TTL
Schottky-TTL
Low-Power S-TTL
Advanced S-TTL
Advanced LS-TTL
7400 TTL
LOGICHE CMOS
- 4000
CMOS classiche
- 74HC00
High-Speed Cmos
pin-compatibile TTL
- 74HCT00
High-Speed Cmos
pin-compatibile TTL
level-compatible TTL
4011 Cmos
17
PORTE LOGICHE - inverter CMOS
18
PORTE LOGICHE - il fenomeno del “latch-up” nelle Cmos
19
PORTE LOGICHE - NAND e NOR Cmos
20
PORTE LOGICHE - logiche “tri-state”
21
PORTE LOGICHE - logiche BiCmos
22
PORTE LOGICHE - un confronto
parametro
74xx
74LS
4000
74HCT
unità
Vcc nominale
5±10%
5±5%
3...15
2…6
V
Vcc massima
8
5.5
20
7
V
Pd/gate typ-
10
8
10-3
10-2
mW
Fan Out
10
10
50
10
--
tpd typ
10
5
60
8
nsec
freq. massima
20
40
5
30
MHz
VIH (minima)
2
2
3.5
2
V
VIL (massima)
0.8
0.8
1.5
0.8
V
VOH (minima)
2.4
2.7
4.95
4.9
V
VOL (massima)
0.4
0.5
0.05
0.1
V
IIH massima
0.1
0.1
10-6
10-4
mA
IIL massima
-1.6
-0.4
-10-6
-10-4
mA
IOSC massima
-55
-100
-2
-40
mA
23
PORTE LOGICHE - l’evoluzione
1960: logiche RTL (Resistor-Transistor Logic)
1965: logiche DTL (Diode-Transistor Logic)
1970: logiche TTL (Transistor-Transistor Logic)
1972: logiche HLL (High-Level Logic)
1975: logiche CMOS (Complementary Metal-Oxyde Semiconductor)
1980: logiche Schottky (S-TTL, AS, LS, FAST)
1990: logiche HCmos (High-Speed Cmos Logic)
1995: logiche BiCmos (Bipolar & Cmos Logic)
Parametri-chiave:
velocità (tpd)
tempi di salita/discesa (tf, tr)
dissipazione (Pd/gate)
fan-out
tensione di alimentazione
integrabilità
24
PORTE LOGICHE - tensione di alimentazione
25
PORTE LOGICHE - velocità e dissipazione
26
PORTE LOGICHE - i livelli logici
27
PORTE LOGICHE - specializzazione
28
PORTE LOGICHE - esigenze applicative
29
PORTE LOGICHE - corrente d’uscita/velocità
30
PORTE LOGICHE - Schottky-TTL
31
PORTE LOGICHE - Schottky - TTL - Cmos
32
