Elettronica Digitale
Interamente compilato in LATEXda Francesco Cerioli - www.ceccocom.it
Versione 0.1 - Aggiornata al 19 maggio 2007
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Famiglie Bipolari
RTL - Resistor Transistor Logic
• Quando l’uscita é a ”0” non c’é Iout l’uscita é forte!
• L’uscita a ”1” é piú debole, varia a seconda dei carichi. Se piloto
tanti carichi c’é alta corrente quindi una caduta di tensione e Vout si
abbassa
• La Tfall veloce e Trise lento
• Integrazione complicata per la presenza delle resistenze
DCTL - Direct Coupled Transistor Logic
Senza Rb, purtroppo c’é uno sbilanciamento di correnti che porta ad uno
sbilanciamento di consumi.
DTL - Diode Transistor Logic
Introduce il concetto di ”carico attivo”, resistenza variabile a seconda dello
stato. In questa famiglia entrambi i livelli sono forti.
HTL - High Treshold Logic
L’immunitá al rumore é la capacitá di rigenerare un livello logico ”bello”
ricevendone uno ”brutto”. Gli HTL alzano Vcc e usano diodi Zener per
essere meno sensibili al rumore.
TTL - Transistor Transistor Logic
Grazie a due transistor in ”totem pole” (cioé che conducono alternativamente) risolvono il problema di scarica della base
• HTTL: Resistenze piú piccole, maggiori prestazioni ma maggiori consumi
• LTTL: Resistenze piú grosse, minori prestazioni ma minori consumi
• STTL: Molto veloce ma il consumo non é indifferente
• LSTTL: Buon compromesso tra prestazioni e consumi
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• FTTL: Buone prestazioni e bassi consumi
• ASTTL e ALSTTL: scarso successo perché subito soppiantate dai
CMOS
ECL - Emitter Coupled Logic
Ottime prestazioni e capacitá di lavorare al alte frequenze (microonde), ma
altá sensibilità al rumore
IIL - Integrated Iniection Logic
Tentativo di realizzazione VLSI in bipolare. Soppiantata in partenza dai
CMOS.
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CMOS
• Piú lenti dei bipolari ma ottima integrazione
• Simmetrici tra massa e Vcc, buona immunitá al rumore
• Senza resistenze perché il MOS ha giá un comportamento ohmico
• Elevata tolleranza per la Vcc
• Consumo di potenza SOLO in commutazione
Problemi principali:
• Sensibilitá a scariche ESD - si usano dispostivi esterni che evitino o
limitino il fenomeno
• Latch-up - in alcune configurazioni, quando i MOS sono molto vicini,
si creano transistor ”parassiti” che si innescano in maniera imprevista:
si effettua quindi un drogaggio che abbassi la soglia di innesco
Famiglie CMOS:
• 4000/4000B: Battono i TTL, consumi ridotti e buone prestazioni.
Ampio range di Vcc e elevata affidabilitá
• 74C: pin-to-pin compatibili con i TTL (scarso successo)
• 74HC: Molto competitiva rispetto alla TTL
• 74HCT: Possono essere direttamente interfacciati ai TTL
• 74AC: Strafaiga, rinuncia alla compatibilitá TTL ma ha elevati tempi di commutazione e dissipazione uguale ai CMOS (inoltre risolve il
problema del latch-up)
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• 74ACT: TTL-compatibili, consumi diversi in base alla frequenza
FCMOS: é una logica di progetto che rispetta la complementarietá degli
CMOS. Funzione come una logica ad interruttori: AND in serie e OR in
parallelo. Switch: cella di memoria di base. In alcuni casi (es. nel multiplexer) puó semplificare e ridurre il numero di porte logiche necessarie per
l’implementazione.
Famiglie logiche piú recenti
• AC, ACT, FCT, sensibili a disturbi e diafonia
• ACQ, ACTQ, FCT-T, controllo slew-rate; sensibili ai livelli TTL
• LVQ, LVC, ottimizzati per tensione a 3.3 V
NB: Uno slew-rate troppo elevato porta un elevato contenuto armonico, con
conseguenti disturbi.
NB: i livelli TTL sono preferiti perché hanno meno diafonia, meno dissipazione e meno disturbi sulla massa.
BiCMOS: Stadio di ingresso e funzionale in CMOS e stadio d’uscita in
TTL (ottimo pilotaggio).
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Parametri caratteristici
• Alimentazione e dissipazione di potenza
• Caratteristiche statiche (livelli)
• Caratteristiche dinamiche (tempi)
• Caratteristiche operative (temperatura, umiditá)
• Altre caratteristiche (package, affidabilitá)
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