Elettronica I (DU)
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Elettronica I (DU)
Modulo SISTEMI ELETTRONICI AA 2001-02 ESERCIZI RISOLTI - 3 Dimensionamento resistenza di pull-up Il circuiti A è un comparatore di soglia con uscita OC. a) Determinare il valore di Rp in modo tale da riuscire a pilotare 4 carichi TTL-LS e 4 HC b) Per un carico capacitivo di 100 pF complessivi, calcolare il ritardo con cui viene rilevata una variazione di stato logico da 0 a 1 per le due famiglie logiche. 5V A3: MC311 A R1 RP VO a) Determinare il valore di Rp in modo tale da riuscire a pilotare 4 carichi TTL-LS e 4 HC Il comparatore tipo LM311 ha una uscita a collettore aperto che forza il livello basso (Vol); il livello alto (Voh) è determinato dalla resistenza di pull-up Rp, esattamente come per una uscita logica OC. I valori limite per la resistenza sono determinati da: Val Rp R1 A3 Ip Io ΣIi Vo Ii • stato alto: la tensione in uscita (Vo) deve essere maggiore o uguale alla più alta delle Vih richieste Ii dai circuiti logici collegati. Per garantire un margine di rumore analogo a quello presente con uscite Totem Pole è opportuno garantire una Vo > Voh (sempre riferita al caso peggiore valore Voh massimo delle famiglie collegate all’uscita). In queste condizioni in Rp scorre una corrente Ip che è somma delle Iih e della corrente di perdita del transistore di uscita (normalmente trascurabile). Il valore limite di Rp è calcolabile come: Rph <= (Val - Voh) / ΣIih • stato basso: la massima corrente che può scorrere nell’uscita garantendo una tensione minore di Vol è la Iol. La corrente effettiva Io è data dalla somma delle Iil (ΣIil) e della corrente in Rp. La corrente massima ammessa in Rp è quindi: Ipm = Iol - ΣIil In questa condizione si può ricavare il valore minimo ammesso per Rp: Rpl >= (Val - Vol) / Ipm Se i due campi (> Rpl e < Rph) non hanno intersezione, l’interfacciamento non è possibile (l’uscita non è in grado di assorbire la corrente Io mantenendo Vo < Vol). Page 1 of 3 SEeserisE1b - © DDC – rev 21-01-02 4:48 PM Modulo SISTEMI ELETTRONICI AA 2001-02 ESERCIZI RISOLTI - 3 In questo circuito i dati numerici sono: Per lo stato alto: Voh = 3,84 V (Voh della famiglia HC) Iih = 20 µA per ingressi LS = 1 µA per ingressi HC ΣIih = 84 µA Rph = (5 - 3,84)V / 84 µA = 13,8 kΩ (valore massimo) Per lo stato basso: Iil = 100 µA ΣIil = 404 µA Corrente totale: per ingressi LS = 1 µA per ingressi HC Io = Ip + ΣIil = 5V/ 12 kΩ + 404 µA = 821 µA Dalle caratteristiche del comparatore MC 311 si ricava: Vol = 0,4 V Iol = 8 mA (Vcesat del transistore di uscita usato come interruttore verso massa; compatibile con LS e HC) (indicata come Isink nelle caratteristiche) Ipm = 8 mA - 821 µA = 7,18 mA (valore massimo della corrente in Rp) Possiamo a questo punto calcolare il valore minimo di Rp: Rpl = (5 - 0,4)V / 7,18 mA = 640 Ω Il campo di valori possibili è quindi 640 Ω - 13,8 kΩ. Valori di Rp verso il limite superiore (Rph) riducono i consumi a scapito della velocità di commutazione (L-H); valori bassi aumentano velocità e consumo. Page 2 of 3 SEeserisE1b - © DDC – rev 21-01-02 4:48 PM Modulo SISTEMI ELETTRONICI AA 2001-02 ESERCIZI RISOLTI - 3 b) Per un carico capacitivo di 100 pF complessivi, calcolare il ritardo con cui viene rilevata una variazione di stato logico da 0 a 1 per le due famiglie logiche. Il passaggio da L (0) a H (1) in uscita corrisponde all’apertura dell’interruttore verso massa. Il condensatore si carica esponenzialmente con costante di tempo τ = RP C. Per rispondere al quesito bisogna calcolare il tempo necessario perché la tensione esponenziale raggiunga la VIH della Famiglia LS e della famiglia HC. A Vi 5V RP VO C τ = R3 C3 = …….ms VO τ = 0,264 ms Page 3 of 3 SEeserisE1b - © DDC – rev 21-01-02 4:48 PM