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Temporizzazioni

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Temporizzazioni

Le caratteristiche di tensione e corrente viste ora sono caratteristiche STATICHE. Altre caratteristiche importanti sono quelle DINAMICHE, cioé relative al tempo, e sono fondamentali per il corretto funzionamento di un circuito.

2.2.1. Tempo di salita / tempo di discesa (Rising time, Fall time)


Se un segnale varia tra due livelli di tensione (o di corrente) e se chiamiamo D la differenza tra i 2 livelli, allora si definisce tempo di salita il tempo che il segnale impiega per passare da un valore pari a 0.1D a un valore pari a 0.9D, indipendentemente dal modo in cui il segnale sale ( 2.10). Analogamente il tempo di discesa è il tempo che il segnale impiega per passare da un valore pari a 0.9D a un valore pari a 0.1D.



2.10

 

Consideriamo per esempio il circuito di . 2.11b.

2.11b

 


L’alimentatore V1 eroga una tensione con l’andamento temporale rafurato nel grafico di 2.11a. Noi vogliamo calcolare l’andamento della tensione V2 e il suo tempo di salita. Nel grafico in . 2.12 è rappresentato l’andamento di V1 e di V2.

Scriviamo l’equazione che ci da V2 in funzione del tempo:

 

2.12

 


Dividendo la seconda equazione per la terza, e chiamando tr = t2 - t1 :

Se chiamo   ottengo   .

Conoscendo R e C possiamo calcolare il tempo di salita e da questo la massima frequenza che il sistema può sopportare. Per avere un piccolo tempo di salita occorrono resistenze piccole e basse capacità. Ma resistenze piccole significa avere correnti elevate, e dunque potenze elevate. Per avere invece capacità piccole occorre migliorare la tecnologia di costruzione.

2.2.2. Tempo di proazione (Proation time o Delay time)

La definizione data prima è del tutto generale, mentre questa e quelle che seguono si applicano ai segnali LOGICI.

Consideriamo un componente logico, per esempio un inverter, con un segnale di entrata Se e un segnale di uscita Su. Le variazioni di Su seguono le variazioni di Se con un certo ritardo. Questo ritardo è il tempo di proazione: tp o td .

 


Se

 

Su

 
                                                                               

                                                               

                                                                               

                                               

Con riferimento alla ura 2.13:

tpHL: tempo di ritardo della transizione H®L dal punto di vista dell’USCITA.

tpLH: tempo di ritardo della transizione L®H dal punto di vista dell’USCITA.

 

0.5DV




 

DV

 

0.5DV

 

DV

 
                                                                                                                                                                                                               

Se

 
                                                                                                                                                                                                               

tpHL

 

.2.13

 

Su

 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               

Se non specificato, si intende .

I tempi di di proazione tpHL e tpLH sono normalmente diversi perché all’interno del componente sono due diversi circuiti a essere coinvolti ( 2.14).


swH aperto, swL chiuso : U= 0

swH chiuso, swL aperto : U= 1

Questo circuito rappresenta una semplificazione didattica di uno stadio finale di un circuito logico reale. Nella transizione 0®1 viene coivolto un circuito logico differente da quello coinvolto nella transizione 1®0, e questo spiega i tempi di commutazione differenti.

 


2.14

Oltre al semplice tempo di proazione tp , esistono altri due valori significativi per le famiglie logiche:

·       Power gate: potenza media consumata per gate

·       tp × P : tempo di proazione per Power gate

Entrambi i valori devono essere il più possibile piccoli.

2.2.3. Tempo di setup, tempo di hold

Supponiamo di avere un circuito con due ingressi, S1 e S2 . Il segnale S2 è un clock e il suo andamento è rafurato in . 2.15a.

Supponiamo inoltre che il circuito venga attivato ad ogni fronte di salita del clock S2. L’andamento del segnale S1 è quello mostrato in ura 2.15b.

Possiamo individuare due tempi importanti legati al segnale S1 e alla temporizzazione tramite S2.

Il primo si chiama tempo di setup, tSU , ed è il tempo in cui il segnale deve rimanere stabile prima del fronte di salita che attiva il circuito.

Il secondo si chiama tempo di hold, tH, e ha due definizioni. Nel caso in cui ci si riferisca ai flip flop, è il tempo minimo in cui il segnale deve rimanere stabile dopo il fronte di salita; nel caso in cui ci si riferisca alle memorie, questo tempo è imposto dalle specifiche, ed è il tempo in cui il dato viene mantenuto stabile dalmemoria - I processi di memorizzazione dall’acquisizione al richiamo - Studi comparati" class="text">la memoria (rivedremo meglio queste definizioni).

 






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