Capitolo VII I sistemi di interconnessione.

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1 Captl II. 7.1) Intrduzne. Ne sstem dgtal mdern ad alte prestazn l prblema prncpale che s presenta e pu quell dell ntercnnessne e dell scamb d nfrmazn, che nn quell legat a crcut ntegrat e alle tecnlge mpegate. La mtvazne d quest affermazne e faclmente nquadrable da un punt d vsta elementare quand s cnsder che l evluzne tecnlgca ha permess d rdurre cstantemente la dmensne λ de dspstv elementare (transstr, ecc.), mentre la dmensne ttale del crcut ntegrat (chp) e andata va va crescend. sulta qund evdente che la cmplessta del crcut ntegrat prdtt (ce l numer d dspstv elementar che e pssble cllcare n un unc chp) e aumentata n manera quadratca cn l aumentare del rapprt L/λ, quand cn L s ndch la dmensne lneare del chp, pche la cmplessta' e legata evdentemente al rapprt tra l area del chp e la superfce ccupata sul chp da cascun dspstv elementare. L scamb delle nfrmazn cn l mnd estern e vceversa, nella mglre delle ptes, legata lnearmente al rapprt L/λ n quant e necessar appggars a dspstv che pssn essere realzzat alla perfera del chp. La cmplessta pertant cresce mlt pu rapdamente d quant nn cresca la pssblta d cmuncazne. A quest aspett s affanca p la cnsderazne che sstem mdern ad elevata cmplessta sn nrmalmente realzzat cn un cert numer d sttsstem che devn cllquare tra lr. S ntusce d cnseguenza che l mglrament della tecnlga ha generat va va un debt nelle pssblta d cmuncazne rspett alle necessta e s pu anz affermare che quest e un de fattr pu mprtant che lmtan l svlupp d sstem sttsstem cmpless. e vvamente un unc md per tentare d superare quest ncnvenente e ce aumentare la velcta peratva delle ntercnnessn n md da aumentare la quantta d nfrmazne trasmessa nell unta d temp. Il prblema tuttava nn e semplce da rslvere n quant l aument della velcta rende pu crtc l nterfaccament tra dvers sttsstem. E bene che sa tuttava char che prblem descrtt esstn anche all ntern d un sngl crcut ntegrat, anche se su una scala vvamente dversa, e che vann affrntat e rslt n base ad un unca mpstazne metdlgca. Una prma classfcazne delle ntercnnessn pu essere cndtta fssand l attenzne su alcune lr caratterstche fndamental e ce sul tp dell ntercnnessne stessa, sul parallelsm e sulla presenza men d sncrnzzazne. Per quant rguarda la prma caratterstca, ce l tp d ntercnnessne, esstn fndamentalmente due md d cllegament; la mdalta punt a punt e quella multpunt (fgura 7.1). Nel prm cas l canale d cmuncazne vene usat esclusvamente per cnnettere due ggett ben precs; nella cnnessne multpunt nvece l stess canale vene usat per cnnettere pu d due ggett (n tal cas s parla mlt spess d bus). In quest cas evdentemente cascun ggett pu utlzzare l canale trasmssv per cllquare cn qualsas altr 280

2 cnnessne punt a punt cnnessne multpunt fgura 7.1 A partre da queste due strutture fndamental pu venr realzzata qualsas altra tplga, per quant cmplessa. Ad esemp una struttura ad anell a stella (fgura 7.2) pu ven cnsderata cme un nseme d cllegament punt a punt anell stella fgura 7.2 Per parallelsm grad d parallelsm s ntende l numer d lnee utlzzate per scambare le nfrmazn. S pssn avere cnnessn ttalmente parallele n cu cascun bt utlzza una lnea e n tal cas l nfrmazne e ttalmente presente n un dat stante pche utlzza tante lnee quant sn bt da trasmettere; all estrem ppst s ha un unca lnea sulla quale var bt d nfrmazne vengn trasmess n dfferent stant d temp. S parla n tal cas d cllegament serale. Esstn vvamente anche sluzn ntermede tra due cas ctat. La sncrnzzazne nfne rguarda la mdalta cn cu vene effettuata la sequenza delle perazn durante l prcess d trasmssne. Le pssblta' sn sstanzalmente le seguent: La sncrnzzazne delle perazn de due sstem, trasmttente e rcevente, che s trvan alle estremta della lnea avvene utlzzand una sequenza d rtard fss. S parla n tal cas d trasmssne d tp sncrn. La sncrnzzazne e ttenuta utlzzand un pprtun segnale d clck. S ha n tale stuazne una trasmssne d tp cadenzat. utte le perazn avvengn n md cmpletamente asncrn. Una sere d event prvenent dal mnd estern determna una rspsta del sstema n crrspndenza a cascun event, senza che sa necessar attendere un rtard fss senza che sa necessar attendere l crrett frnte del segnale d clck. 281

3 7.2) Il mdell a strat. L nseme d regle cu gl ggett cllegat al canale d cmuncazne devn bbedre per ruscre a scambare nfrmazn n md crrett csttuscn quell che vene chamat prtcll. Il prtcll specfca tutt quant c e sul canale d cmuncazne. Ad esemp l tp e cllegament al cnnettre, le caratterstche elettrche de segnal, la sequenza delle perazn elementar e cs va. Il prtcll pertant e alquant cmpless e fa nascere l esgenza d ndvduare un qualche md peratv che permetta d slare le vare funzn descrtte, separandle n dvers lvell, cascun de qual ptra essere trattat n manera abbastanza autnma una vlta che san state specfcate le cndzn d nterfacca vers gl altr lvell. S pu n tal md evtare d dver cnsderare l prtcll nel su cmpless, perand slamente all ntern d un de lvell. L bettv pu venr raggunt attravers quell che vene chamat mdell a strat. Ess permette d rdnare n md sstematc prtcll e le tecnche d ntercnnessne, ndvduand per cascun lvell servz e le nterfacce vers lvell adacent. Nell mpstazne pu semplce al lvell pu elevat l servz che vene ndvduat e quell della cmuncazne tra gl element termnal (A e B d fgura 7.3). A cmuncazne B fgura 7.3 Se tuttava s presta appena un mnm d attenzne all argment c s rende cnt che n realta nessun de due element termnal cllqua drettamente cn l altr; n realta cascun d lr parla cn una qualche apparecchatura che s trva ad un lvell nferre. Per charre l cncett, se s cnsderan due utent che cllquan tramte l telefn, c s rende cnt che ess nteragscn nn tra lr, ma s avvalgn d un rgan d trasduzne che e la crnetta telefnca. Pertant la cmuncazne evdenzata n fgura 7.3 e d slt puramente vrtuale e nn fsca. Esste qund un lvell sttstante, che n un cert qual md cdfca le nfrmazn n una frma atta ad essere utlzzata da lvell che stann ancra pu n bass. La stuazne andrebbe allra schematzzata cme n fgura 7.4. A cmuncazne B adattament de segnal scamb d segnal elettrc adattament de segnal fgura

4 uttava anche l sstema descrtt nn e affatt generale n quant nella maggr parte de cas v e la necessta d effettuare un cllegament nn sl tra dspstv A e B, ma tra tutta una mlttudne d element termnal, sa nel cas d cllegament sa del tp punt a punt sa nel cas del multpunt. Pertant anche a lvell d adattament de segnal l servz ffert e ancra un servz vrtuale, che ptrebbe essere defnt cme l scamb d segnal elettrc tra due apparecchature. A lvell ancra pu bass esste un ulterre servz vrtuale che preccupa dell nstradament de segnal, cme llustrat n fgura 7.5 A cmuncazne B adattament de segnal scamb d segnal elettrc adattament de segnal vers altr utent nstradament nstradament nstradament vers altr utent fgura 7.5 Per fare rferment all esemp precedente del cllegament telefnc, gl apparecch ndvdual nn cmuncan drettamente tra lr, ma sn tutt cnness alle central telefnche respnsabl dell nstradament. Infne al lvell pu bass s ha l ver e prpr mezz trasmssv, che pu essere d var tp (dppn telefnc, cav cassale, cllegament a radfrequenza, fbra ttca, ecc.). Mlt spess per utlzzare l canale trasmssv e necessar sttprre l segnale a ulterr manplazn, che, pur mantenend nalterat l cntenut nfrmatv, mdfcan la natura fsca del segnale. Sempre rmanend nell ambt dell esemp telefnc precedente, se l cllegament tra le central fsse realzzat, ad esemp, cn un pnte rad, sarebbe necessar passare da un segnale elettrc a un nda elettrmagnetca pprtunamente mdulata. Al lvell pu bass esste pertant un ultm strat l cu servz e quell d gestne del canale trasmssv. In generale qund cascun strat utlzza un lvell sttstante n termn d servz e ffre un servz al lvell superre. Quest md d nquadrare l prblema cmplessv permette d slare megl sngl prblem d cascun lvell, cnsentend d affrntarl n manera largamente svnclata da quell de lvell adacent. In questa prspettva pertant un mdell a strat per sstem dgtal ptrebbe essere schematcamente l seguente: LIELLO APPLICAZIONE ANSAZIONE CICLO ELEICO SEIZIO Esecuzne d prgramm rasferment d struzn e dat rasferment d nfrmazn rasferment d bt 283

5 Il lvell applcazne ffre cme servz l esecuzne d prgramm, ntes vvamente n sens lat e nn necessaramente legat alla presenza d un calclatre general purpse. Essa rchede tuttava che dal lvell sttstante, denmnat transazne, vengan frnt servz qual ad esemp l trasferment d struzn e dat vers la memra e le unta perferche. A sua vlte l lvell ccl deve curare l trasferment d nfrmazn tra mdul. La dfferenza tra l lvell transazne e ccl rsede nel fatt che a lvell transazne l nfrmazne e charamente etchettata, permettend d dstnguere tra struzn e dat, mentre a lvell ccl s pera senza dstnguere tra queste due categre e nn c s preccupa d quale sa l tp d nfrmazne che s sta trattand. Infne l lvell elettrc ffre cme servz n manera nn ambgua la trasmssne vera e prpra delle unta nfrmatve, ce sngl bt. S ptrebber, n effett, ntrdurre anche altr lvell, sa al d spra che al d stt d quell pres n cnsderazne, ma per quant rguarda gl svlupp successv ess nn rvestn partclare mprtanza. Per quant rguarda l ntercnnessne s pu anz affermare che lvell maggrmente nteressant sarann due pu bass, l ccl e quell elettrc. eplgand quant espst s pu qund affermare che: A lvell elettrc l servz ffert e l trasferment d bt (valr 1 0) e le grandezze trattate sn le tensn e le crrent usate per la rappresentazne degl stat lgc. A lvell d ccl le varabl lgche vengn cmbnate n pacchett d nfrmazne att ad essere trasmess. A lvell d transazne a pacchett d nfrmazne vene asscat un sgnfcat (dat, ndrzz). A lvell d applcazne l servz res all utente e l esecuzne d un prgramma, n altre parle, l elabrazne dell nfrmazne. 7.3) Il lvell elettrc. A lvell elettrc per cnsentre la trasmssne crretta d dat elementar e necessar prendere n cnsderazne: a) Gl element fsc, ce fl, le pste, transstr, crcut ntegrat d pltagg delle lnee (drver), quell rcevtr d lnea (recever), ecc. b) I parametr del sstema, ce le crrent, le tensn, cmpnent attv e passv (, L, C), l mpedenza delle lnee e temp d prpagazne. c) Il servz ffert, ce la trasmssne d varabl lgche, tenend n cnsderazne sa rtard d prpagazne che l mprecsne cn cu tale rtard pu essere defnt (skew). Il lvell elettrc pu venre rappresentat dal mdell semplfcat d fgura 7.6. Ess cmprende quant racchus nel trattegg e cmprende l uscta del drver, l ntercnnessne e l ngress del rcevtre. A mnte del drver e a valle del recever s ragna n termn d stat lgc, ma a lvell d ntercnnessne l attenzne deve venr spstata su tensn e crrent. Le caratterstche da studare sn sa d tp statc che dnamc. Le prme rguardan l trasferment d stat lgc stabl, trascurand cmpletamente quant avvene nel passagg da un 284

6 stat lgc all altr. guardan pertant, a smltudne d quant ga vst per le famgle lgche, la crrspndenza tra stat lgc e lvell elettrc e la cmpatblta. Drver ecever stat lgc Intercnnessne stat lgc lvell d tensne fgura 7.6 L attenzne va qund ndrzzata su lvell d tensne OH, OL, IH, IL, sulle crrspndent crrent I OH, I OL, I IH, I IL e su relatv margn d rumre. utt cncett ga espress n precedenza cnservan l stess sgnfcat e tutte le grandezze van utlzzate all stess md. Quand vceversa s passan ad esamnare prblem n regme dnamc e necessar mettere a punt anche per l ntercnnessne degl pprtun mdell elettrc, pche l ntercnnessne stessa nn pu pu essere cnsderata cme se fsse un semplce crtcrcut. esstenza, capacta e nduttanza, dstrbute lung la lnea hann un nfluenza determnante su segnal, defrmandl e rtardandl n msura anche cnsderevle. I mdell che s pssn mettere a punt pssn essere sa a parametr cncentrat che dstrbut e l lr ntent e quell d defnre l temp d prpagazne del segnale sulla lnea, dvut alla velcta fnta cn cu ess vagga, e valutare cn suffcente apprssmazne l attenuazne e sprattutt la degradazne de frnt del segnale. L stud n regme dnamc del lvell elettrc rchede pertant, almen n una prma fase, che vengan mess a punt: Mdell lnear del drver e del recever. Mdell C, LC, LC (ce mdell a parametr cncentrat) dell ntercnnessne. I segnal d prva che vengn utlzzat sn a gradn e la rspsta vene analzzata al fne d defnre e msurare l temp d trasmssne, analg a quell che e stat defnt cme temp d rtard delle prte. Il temp d trasmssne rappresenta l temp necessar per trasferre l nfrmazne dall estremta trasmttente della lnea a quella rcevente. Il pu semplce mdell a parametr cncentrat cn cu s pu avere a che fare e rprtat n fgura 7.7. In quest mdell la lnea d trasmssne e rappresentata da una semplce rete C che tene cnt sa della resstenza dstrbuta della lnea, sa delle capacta parasste nevtablmente present (capacta dstrbute lung la lnea e capacta presente all ngress del rcevtre). 285

7 286 stat lgc (1,0) stat lgc (1,0) Intercnnessne lvell d tensne Drver ecever fgura 7.7 C B C a B p p C Cn rferment a quest semplce mdell s suppnga che, a partre dalla cndzne n cu C p rsulta cmpletamente scarc, la tensne a pass a gradn da 0 a. Immedatamente dp la cmmutazne al punt B s avra la tensne p p B. + = mentre per t la tensne al punt B raggungera l valre: p p B = Pche l sstema pres n cnsderazne e un sstema del prm rdne, l raccrd tra queste due cndzn estreme sara d tp espnenzale. S ha n defntva che: () = τ t p p p p p p B e.. t avend ndcat cn τ la cstante d temp ( ) p p p.. C = τ. La tensne d uscta al punt B nn e qund mmedatamente dspnble; all stante nzale se ne avra sl una frazne che dpende dall mpedenza d uscta del drver e dalla resstenza della lnea. In md analg al punt C la tensne partra da 0 e tendera per t al valre p C. + + = sempre cn la medesma cstante d temp.

8 Il temp d trasmssne t pu' allra essere defnt cme l temp che ntercrre tra l'stante n cu la tensne B raggunge la tensne d sgla t, ce' quella che n prma apprssmazne determna la transzne tra stat bass e stat alt, e quell n cu c raggunge l medesm valre t. Il temp d trasmssne, llustrat n fgura 7.8, n sstanza e' l rtard cn cu una varazne d stat lgc all'estremta' trasmttente della lnea vene rcnscut all'estremta' rcevente. B t t C t t t fgura 7.8 Anche utlzzand l semplcssm mdell a parametr cncentrat e' evdente che l temp d trasmssne dpende dall'mpedenza d uscta del drver, dalla resstenza e dalla capacta' dstrbute della lnea d trasmssne e dall'mpedenza d ngress del rcevtre. E' anche faclmente ntuble che, a parta' d tutt gl altr parametr, l temp d trasmssne aumenta all'aumentare della lunghezza della lnea e che esste una lunghezza lmte, superata la quale l'attenuazne ntrdtta dalla lnea nn permette pu' che c raggunga e super t. S tenga nltre presente che nn s e' n grad d garantre un valre ben precs del temp d trasmssne. Ess, nfatt, pu' varare per effett delle varazn della cstante d temp, d quelle della tensne d sgla t e nltre l'element trasmttente nn frnsce un gradn d tensne cmpres tra 0 e, ma semplcemente una varazne d tensne maggre uguale alla dstanza tra due valr garantt 0L e 0H. Pertant e' pssble frnre slamente un malre massm e un mnm per l temp d trasmssne e n sede d prgett s deve ragnare n termn d "skew". I parametr che vengn frnt d slt sn l temp d trasmssne med e l skew. In lnea d massma s pu' affermare che e' l skew l parametr pu' mprtante ed e' sulla sua base che vengn defnt prtcll d trasmssne. Il mdell a parametr cncentrat utlzzat nn e' tuttava n grad d rappresentare n manera adeguata tutt fenmen cnvlt nella trasmssne de segnal, n partclare quand s abba a che fare cn lnee d una certa lunghezza. In prm lug ess trascura cmpletamente la presenza dell'nduttanza dstrbuta della lnea. Pertant un mdell pu' apprprat sarebbe quell d fgura

9 L C. fgura 7.9 Da un altr punt d vsta s dvrebbe p tenera cnt delle perdte della lnea, nevtablmente present, ntrducend una resstenza d perdta n parallel alla capacta' C. Il lmte prncpale che tuttava mdell a parametr cncentrat presentan rsede nel fatt che nella realta' resstenza, capacta' e nduttanza sn dstrbute unfrmemente lung la lnea e nn cncentrate n un unc punt. S pu' pertant pensare d suddvdere la lnea n tant spezzn, per cascun de qual s pu' cstrure un mdell a parametr cncentrat, cme llustrat n fgura L L L C C C... fgura 7.10 Andand al lmte, cnsderand ce' un numer nfnt d celle d lunghezza nfntesma, s ttene l mdell a parametr dstrbut che prende l nme d mdell delle lnee d trasmssne. Le caratterstche prncpal d una lnea d trasmssne sn: La velcta' U d prpagazne del segnale lung la lnea. La velcta', nfatt, nn e' nfnta, ma e' lmtata superrmente dalla velcta C della luce. A secnda delle caratterstche della lnea la velcta U pu' essere anche cnsderevlmente nferre a C e tale fatt assume una ntevle mprtanza n presenza d lnee lunghe., che rsulta cstante lung tutta la lnea. Il temp d prpagazne lung una lnea d lunghezza L e' evdentemente par a: L'mpedenza caratterstca Z della lnea, ce' l rapprt v () t /() t 288

10 L t p = U E' pprtun far ntare che l temp d prpagazne dpende uncamente dalle caratterstche della lnea e nn va cnfus cn l temp d trasmssne precedentemente defnt e dpendente da tutta una sere d altr parametr. Il temp d prpagazne e' quell necessar per spstare un'nda elettrca da un punt ad un altr d una lnea d trasmssne, mentre l temp d trasmssne e' quell necessar per accrgers senza ambguta' d una varazne d stat lgc. Dalla tera delle lnee d trasmssne s rcava che: Z = L'/ C' dve L' e C' sn rspettvamente nduttanza e capacta' per unta' d lunghezza della lnea stessa. Analgamente la stessa tera afferma che: U = 1 L'.C' Le relazn appena ntrdtte sn valde per lnee senza perdte, cndzne abbastanza ben apprssmata nella maggr parte de cas real. In quest cas l'mpedenza caratterstca e' puramente hmca, cme e' facle verfcare. Essa nltre e' ndpendente dalla frequenza. Aumentand la capacta' dmnuscn sa l'mpedenza caratterstca che la velcta' d prpagazne, mentre aumentand L' aumenta l'mpedenza caratterstca e dmnusce ancre la velcta' d prpagazne. Se s fa rferment a pste d crcut stampat aumentare C' crrspnde a realzzare pste pu' larghe, dmnure la lr dstanza da cnduttr d massa, cnnettere un maggr numer d ngress sulla lnea ecc., mentre aumentare L' cncde sstanzalmente cn l realzzare pste pu' sttl. Le lnee tuttava pssn essere d dvers tp: cav cassal, pste su stampat (generalmente cn una delle facce dell stampat utlzzata cme pan d massa, n md da garantre una cstanza delle caratterstche della lnea), dppn rtrt, cav patt, ecc. Cascuna d lr presenta una ben precsa mpedenza caratterstca e una velcta' d prpagazne ben defnta. L'mpedenza caratterstca Z tuttava e' cmpresa d slt tra 50 e 100 Ω per cav e tra 20 e 200 Ω per le pste, mentre l dppn rtrt ha nrmalmente un'mpedenza d 600 Ω. La velcta' d prpagazne e' nrmalmente cmpresa tra 0,6 C e 0,8 C. Nel grafc d fgura 7.11 e' rprtata l'mpedenza d lnee realzzate cn pste d crcut stampat n funzne delle lr dmensn e dell spessre e della natura del delettrc, quand una delle facce venga usata quale pan d massa. 289

11 Z 0 hm Impedenza caratterstca d strp lnes 100 w h ε r ε r 6 ε r == 4 ε r= 2,5 w/h fgura 7.11 L'utlzz del mdell a parametr dstrbut s rende necessar slamente quand l temp d prpagazne dventa paragnable cn temp d salta e d dscesa del segnale. In sstanza, quand la lunghezza della lnea d ntercnnessne supera 60 cm per gl element L standard, 25 cm per gl element ALS, la decna d cm per quell L Schttky e 5 6 cm per gl element ECL. Cn lnee pu' crte, nfatt, tutt punt della lnea pssn essere cnsderat equptenzal, mentre n cas cntrar questa ptes nn e' pu' accettable. In tale stuazne l cambament d stat ptrebbe essere ga' stat cmpletat n un punt della lnea, ma n punt pu' dstant ptrebbe nn essere stat ancra avvertt a causa dalla velcta' fnta d prpagazne. Quant pu' velce e' la cmmutazne e tant mnre e' la lunghezza d lnea entr la quale e' utlzzable l mdell a parametr cncentrat; ad esemp, all'ntern d un crcut ntegrat, dve spess le cmmutazn sn estremamente rapde, accade spess che anche cnnessn dell'rdne del mllmetr debban essere cnsderate lnee d trasmssne. S prenda ra n cnsderazne l mdell d una cnnessne n cu l mezz trasmssv debba essere cnsderat una lnea (fgura 7.12). A B B Z t p C C A t fgura

12 La lnea sa chusa su una resstenza d termnazne e l segnale d ngress A sa un segnale a gradn. Nell'stante d applcazne dell'ngress l generatre A vede cme carc un ggett per l quale /I = Z. Le cnsderazn sn del tutt analghe a quelle ga' fatte per l mdell a parametr cncentrat e d cnseguenza la tensne dspnble al punt B nell'stante t = 0 sara' data da: B Z = A. + Z Pertant n uscta sara' dspnble slamente una frazne della tensne A, dpendente da valr d e Z. Il gradn d tensne d ampezza B s prpaga p lung la lnea e dp l temp t p gunge all'estremta' ppsta dve e' cnnessa la resstenza d termnazne. Per quest bpl tuttava esste l vncl che l rapprt tra tensne applcata e crrente che v crcla sa par a, mentre l segnale applcat prvene da un bpl per l quale /I =. Senza utlzzare cnsderazn pu' accurate, patrmn della tera delle lnee, s pu' pensare che vncl vengan rspettat se s suppne che n C s gener quella che vene chamata nda rflessa, che s smma a quella ga' presente. Quest'nda s prpaga a sua vlta lung la lnea vers l'estremta' B. La dscntnuta' presente n C genera qund un'nda, che s prpaga n drezne ppsta a quella dell'nda dretta e che arrva n B dp un temp par a 2t p. Anche all'estrem B tuttava pu' esstere una dscntnuta' n quant nn e' affatt garantt che sa uguale a Z. Per medesm mtv, che sn appena stat pres n cnsderazne, s genera una nuva nda, che s smma a quella presente n B e s prpaga nuvamente lung la lnea e gunge n C al temp 3t p. agnand n tal md s pu' qund affermare che all'estrem B s avra' tutta una sere d varazn d tensne negl stant nt p cn n = 1,2,4, ce' n multpl par del temp d prpagazne, mentre all'estrem C le varazn d tensne s avrann a multpl dspar d t p. L'andament cmplessv della tensne agl estrem della lnea assume una caratterstca frma a gradnata, cme llustrat n fgura B A C t A t 2t 3t 4t p p p p t fgura 7.13 A cascun estrem della lnea le varazn rsulterann ntervallate d 2t p, cme rsulta evdente dalle cnsderazn precedent. 291

13 L'ampezza r dell'nda rflessa e' legata a quella dell'nda ncdente da un ceffcente K dett ceffcente d rflessne. In altre parle cn r = K. K = Z + Z Cnvene prendere n cnsderazne tre stuazn partclar: = Z lnea adattata, ce' chusa su una K=0 = 0 resstenza d valre par all'mpedenza caratterstca = lnea aperta K =1 = = 0 lnea crtcrcutata K = -1 = - Nel cas della lnea adattata l rapprt /I e' dentc sa sulla lnea che sulla resstenza d termnazne e d cnseguenza nn c'e' alcuna nda rflessa. L'nda dretta gunge alla fne della lnea e qund dp un temp t p s raggungn le cndzn d regme. Cn la lnea aperta nvece l ceffcente d rflessne vale 1 e qund l'nda rflessa ha l stess segn e la stessa ampezza d quella ncdente, mentre cn la lnea crtcrcutata l'nda rflessa deve valere -, n quant a cap d un crtcrcut la tensne deve essere nulla. Il ceffcente d rflessne pertant vale -1. La determnazne del ceffcente d rflessne e' relatvamente semplce. S cnsder nfatt una lnea cnnessa alla sua resstenza d termnazne, cme mstrat n fgura Z,, v, v, v r, r v fgura 7.14 Indcand cn v la tensne d termnazne all'estremta' della lnea, nella resstenza crclera' una crrente par a e per la legge d hm s avra' che: 292

14 293 v = In qualsas sezne della lnea nvece dvra essere sddsfatta la:,, Z v = dve cn v' e ' s sn ndcate rspettvamente tensne e crrente nella sezne. Nrmalmente e Z sn dverse tra lr e v e' qund un'evdente dscntnuta' quand s gunge alla termnazne. Per superare questa, che a prma vsta pu' sembrare un'ncngruenza, e' suffcente pensare che sulla lnea sa presente un segnale che s prpaga vers la termnazne (nda ncdente), caratterzzat da valr e v, e una secnda nda (segnale rfless), che vagga n drezne ppsta ed e' caratterzzata da valr r e v r. Per ambedue queste nde l rapprt tra tensne e crrente e' par a Z. r r Z v v = = (7.1) Il sstema pres n cnsderazne tuttava e' lneare e qund vale l prncp d svrappszne degl effett. Pertant al mrsett d uscta s ha: r r v v v = + = S ttene d cnseguenza che: r r v v = + Ssttuend n questa relazne valr che d e r che s ttengn dalle (7.1) s ha che: r r Z v Z v v v = + S rcava pertant r r. v. v.z v.z v = + Esprmend v r n funzne d v s ttene fnalmente r Z Z. v v + =

15 Il rapprt tra nda ncdente e nda rflessa, ce' quell che n precedenza e' stat defnt cme ceffcente d rflessne K vale pertant: K = Z + Z E' nteressante ntare che, se la resstenza d termnazne e' maggre d Z, l'nda rflessa e' n fase cn quella ncdente (K > 0), mentre, se e' mnre d Z, l'nda rflessa e' n ppszne d fase cn quella ncdente. S cnsder ra l cas n cu anche l'mpedenza del generatre che almenta la lnea sa par a Z. Cn rferment alla fgura 7.12, all'stante t = 0 la tensne dspnble al punt B sara' par a a /2. Dp un temp t p l'nda gunge al punt C e se la lnea e' aperta l'nda rflessa sara' n fase cn quella ncdente facend s' che: 2 2 a a c = + = a L'nda rflessa d'altra parte s prpaga vers l'estremta' trasmttente (punt B) e pertant al temp t = 2t p anche la tensne B dventa uguale a A. Pche' l'mpedenza del generatre e' par a Z, la lnea vede un carc adattat, nn s ha nessuna ulterre rflessne e le cndzn d regme sn a quest punt raggunte. L'andament della tensne alle due estremta' della lnea e' rprtat n fgura B A C t A t 2t 3t 4t p p p p t fgura 7.15 Una stuazne analga s verfca quand la lnea e' crtcrcutata. Unca dfferenza rsede nel fatt che l'nda rflessa e' n quest cas n ppszne d fase cn quella ncdente. Le relatve frme d'nda (evdentemente n frma dealzzata, cme n tutt cas precedent) sn rprtate n fgura

16 B A C t A t 2t 3t 4t p p p p t fgura 7.16 Quand l generatre nn e' adattat la stuazne s cmplca a causa delle rflessn multple e del valre del ceffcente d rflessne, cmpres tra + 1 e - 1. C s rende qund cnt che n una stuazne generale, n cu ne' l generatre, ne' l carc sn adattat e n cu e' necessar tener cnt che la lnea reale nn e' prva d perdte e d cnseguenza ntrduce un'attenuazne del segnale, l'anals del cmprtament dventa estremamente dffcltsa. A queste cnsderazn s aggunge p l fatt che l'mpedenza nterna del generatre e l carc d termnazne nn sn affatt cstant, dat che l generatre e' l'uscta d una prta lgca e pertant presenta mpedenze dverse nell stat ON e n quell OFF, mentre l carc d termnazne altr nn e' se nn l'ngress d una prta lgca, che mlt spess presenta caratterstche nn lnear. S pssn a quest punt trare alcune cnclusn. Quand l drver cmmuta la tensne mmedatamente dspnble al punt B (fgura 7.12) e': B Z = A. Z + E' vvamente desderable che la tensne B sa superre alla tensne d sgla cn cu un dspstv lgc avverte l cambament d stat. Pertant e' pprtun che sa la pu' bassa pssble, n altre parle, che l drver sa n grad d frnre elevate crrent I L e I H. Quand B e' mmedatamente superre a l temp d trasmssne all'estremta' B e' null, mentre quand quest nn avvene e' necessar attendere l'nda rflessa e l temp d trasmssne dvene un multpl par del temp d prpagazne t p. Se la sgla e' attraversata cn l prm gradn s dce che l drver e' n grad d far cmmutare l sstema sulla prma transzne dell'nda ncdente (ncdent wave drver). Se tuttava, anzche' sffermare l'attenzne sulla sla estremta' trasmttente della lnea, s cnsdera la lnea nel su cmpless, s pssn fare ancra altre cnsderazn relatve a dspstv rcevtr dstrbut lung la lnea stessa. La prma sservazne, che appare evdente, e' che rcevtr devn avere una bassa capacta' d ngress, per nn abbassare eccessvamente l'mpedenza caratterstca. S sa nfatt che: Z = L' C' 295

17 Se qund lung la lnea vengn cnness element cn alta capacta' d ngress, l'mpedenza caratterstca s abbassa ed e' pu' dffcle raggungere la cndzne d cmmutazne sull'nda ncdente. Sn dspnbl sul mercat pprtun dspstv (nrmalmente n tecnlga BCMOS) cn bassa resstenza d uscta e bassa capacta' d ngress, n grad d asscurare una cnnessne ttmale cn la lnea. E' necessar nltre tener cnt d tutte le dscntnuta' present sulla lnea, cascuna delle qual genera un'nda rflessa. Per lmtare queste rflessn e' necessar adattare, per quant pssble, la lnea n crrspndenza a queste dscntnuta', nserend le csddette resstenze d termnazne. S e' ga' vst n precedenza che, se la resstenza d termnazne ha un valre par a Z (s rcrd che se le lnea e' prva d perdte Z e' puramente resstva) nn s ha alcuna rflessne. La termnazne tuttava e' un carc statc che assrbe crrente; se, ad esemp, la lnea avesse un'mpedenza caratterstca d 50 Ω (valre tpc per cav cassal) e la tensne H fsse nn nferre a 2,4 (valre mnm garantt per la famgla L) la crrente crclante n = 50 Ω sarebbe cme mnm par a 48 ma, che e' un valre certamente nn trascurable e altrettant certamente superre al valre I H = 0,4 ma garantt dal cstruttre. S pu' n pratca cncludere che n pratca nessuna prta appartenente alle famgle lgche che s sn prese n cnsderazne n precedenza e' n grad d pltare una lnea adattata. S evdenza pertant una vlta d pu' la necessta' d rcrrere ad appst dspstv (plt e rcevtr d lnea). Le resstenze d termnazne vengn d slt chuse su una tensne prssma alla H addrttura sulla tensne d almentazne anzche' essere cnnesse a massa. Questa dspszne e' gustfcata dal fatt che l'element plta ha nrmalmente una I L > I H e d cnseguenza la cnnessne ctata permette d sfruttare megl le caratterstche del dspstv, cme appare evdente dalla fgura (a) (b) cc I I cas = = H L (a) I = H ( per un crrett funznament deve essere I < I ) H I = 0 (b) I = 0 I = - cc L ( per un crrett funznament deve essere I < I ) L fgura

18 Le termnazn tuttava pssn sfruttare dspszn crcutal dverse che nn la sngla resstenza. ra queste una dspszne cmune e' quella a parttre, llustrata n fgura 7.18 (a). cc 1 = // = cc (a) (b) fgura 7.18 Per hevenn quest tp d termnazne equvale al crcut llustrat n fgure 7.18 (b). Se ad esemp fsse 1 = 2 = 2Z, s avrebbe = cc /2 e =Z. Nell stat alt qund l drver dvrebbe ergare una crrente par a I = H 2 Z cc mentre nell stat bass la crrente assrbta sarebbe I = 2 cc L Z Cn un'culata scelta de valr 1 e 2 e' pssble qund rdurre a valr mdest la crrente I ne due stat rspett alla crrente che s avrebbe nel cas della termnazne realzzata cn la sngla resstenza. C fgura

19 Esstn p le termnazn attve, n cu la resstenza d termnazne vene cnnessa ad appst reglatr d termnazne a bass cnsum. Esse vann tuttava utlzzate cn precauzne e cnsstn nella cnnessne della resstenza ad una capacta' anzche' a massa alla tensne d almentazne, cme llustrat n fgura Per quant rguarda l transtr d cmmutazne l sstema s cmprta cme se fsse cnnessa a massa a H, a secnda che la cmmutazne sa quella lw-hgh hgh-lw. A regme vceversa nn crcla alcuna crrente l che gustfca l nme d termnazne a bass cnsum. A quest punt rmane da prendere n esame cme l'adattament pssa venr realzzat nel cas d cllegament punt a punt e n quell d cllegament a bus. S cnsder dapprma la stuazne relatva ad un cllegament punt a punt llustrat n fgura 7.20, n cu la lnea e' pltata ad un estrem e carcata all'altr estrem da una resstenza d alt valre. In prma apprssmazne s ptra' cnsderare la lnea cme se fsse aperta. B Z C A v = v + v u r fgura 7.20 In questa cas l ceffcente d rflessne K e' par a 1 e l'nda rflessa v r e' uguale a quella ncdente v. S suppnga nltre che sa mlt mnre d Z per sddsfare le esgenze messe n luce precedentemente. Il ceffcente d rflessne al lat trasmttente pertant e' negatv e nel cas al lmte n cu = 0 (generatre d tensne) K = -1. Le frme d'nda d v e v u assumn allra gl andament del tp llustrat n fgura 7.21 ( nell'ptes = 0, = e cn la lnea prva d perdte ). C s rende pertant cnt che l'andament d v u dvene scllatr, dand lug ad attraversament multpl della tensne d sgla. ene d cnseguenza a mancare la cmmutazne sulla prma transzne e l temp d transtr (fnt n quant nella realta' la lnea nn e' prva d perdte) vene prlungat anche ntevlmente. A u t 2A v r v t 2t 3t 4t p p p p 5t p t fgura

20 Quand nfatt l'nda rflessa all'estremta' C rtrna n B, essa vene ulterrmente rflessa vers C, cambata d segn; quand p gunge n C s ha un'ulterre rflessne cn K = 1 e d cnseguenza u s annulla. Questa nuva nda rflessa, d ampezza par a - A, rtrnand n B vene ulterrmente rflessa, cn cambament d segn, e gungend n C rprta l'uscta nella cndzne che ga' s era verfcata all'stante t p. Per elmnare l'ncnvenente s pu' pensare d adattare la lnea all'estrem remt (rcevente) n md da elmnare la rflessne. S va ncntr tuttava n tal md ad un maggr cnsum statc n quant l drver dvra' frnre la crrente necessara alla resstenza d termnazne. Se nvece s adatta la lnea all'estremta' trasmttente, nserend n sere all'uscta del drver una resstenza tale che + = Z, allra all'estremta' B nn s ha alcuna rflessne e d cnseguenza la tensne raggunta al punt C alla prma transzne (t = t p ) s mantene p cstante. La tecnca d adattament descrtta prende l nme d termnazne sere, ma nn e' pssble adttarla quand l cllegament e' una cnnessne a bus. In quest cas nfatt la stuazne tpca e' quella n cu la lnea vene pltata n un punt ntermed (fgura 7.22). Z Z Z 2 drver fgura 7.22 In queste cndzn l drver vede un'mpedenza par a Z /2 e d cnseguenza la sua mpedenza d'uscta deve essere la pu' bassa pssble, esgenza sentta n msura maggre che nn nel cas n cu la lnea vene pltata ad un estrem. Se l'uscta d un de due spezzn d lnea vene lascata aperta, l'nda ncdente vene rflessa cn ceffcente K=1. Quand tuttava l'nda rflessa rtrna al drver, essa vene nuvamente rflessa, cme s e' ga' vst, cn ceffcente K = 1, nnescand l fenmen d scllazne (rngng). Nella realta' tale scllazne va smrzands n quant le lnee real presentan anche caratterstche dsspatve, ma l smrzament pu' essere ntevlmente lent. L'adattament al lat drver cn termnazne sere n quest cas nn e' pssble, pche' al nd cu e' cnness l drver e' cllegat anche l'altr spezzne d lnea. In tal cas qund l'adattament va fatt all'estremta' rcevente rendend necessar prre su gn termnazne una resstenza d valre par a Z. Ne bus tuttava, ltre alla necessta d termnare crrettamente la lnea, v e' tutta una sere d accrgment d cu bsgna tener cnt. Pche' sulla lnea sn cllegat mlt ggett e' necessar lmtare per quant pssble l carc capactv. Quest rsultat pu' essere raggunt nterpnend element separatr tra l bus e l crcut che ad ess vene cnness. Anzche' frnre 299

21 drettamente l segnale presente sul bus a tutt gl element ad ess cllegat s utlzzan de buffer pu' prpramente de transcever (cmbnazne d trasmetttre e rcevtre d lnea) secnd quant llustrat n fgura bus transcever al rest del crcut fgura 7.23 In quest md l bus vene carcat sl dal transcever che a sua vlta e' n grad d pltare adeguatamente l rest del crcut. I transcevers vann mntat l pu' pssble vcn al punt d cnnessne al bus vann scelt anche n rferment al tp d nvlucr n md da avere parametr parasst ( n partclare capacta' ) quant pu' pccl pssble. I crcut stampat nfne vann realzzat nell'esecuzne multstrat, n cu un pu' de pan vene destnat a pan d massa. S pssn ttenere n tal md lnee d cnnessne mgenee e d caratterstche ben defnte, realzzand nel cntemp un'effcace schermatura tra lnee appartenent a pan dvers dell stampat. Anche tra lnee appartenent all stess pan s pu' realzzare una schermatura d una certa effcaca ntercaland lnee d segnale e lnee d massa n md da mnmzzare l'accppament capactv che s pu' nstaurare tra lnee che vaggn parallele per un cert tratt. S rduce n tal md l'nterferenza recprca (dafna) che, n partclare n crcut velc, pu' dare rgne a ntevl ncnvenent. I mglr rsultat pssn essere ttenut utlzzand le mcrstrsce (mcrstrp), che cnsstn n lnee d segnale ntercalate a lnee d massa e racchuse tra due pan d massa. Cme cnclusne su questa breve trattazne relatva al lvell elettrc s pu' dre che l servz ffert e' l trasferment d bt (1,0) tra due element del sstema. Al varare delle cndzn peratve della lnea l temp d trasmssne t vara ed e' cmunque sempre defnt cn una certa ncertezza (skew), che verra' ndcat cn t x. L skew pu' venr rdtt, ma ma elmnat, prgettand pprtunamente l sstema d ntercnnessne, sceglend ce' drver, rcevtr e tp d lnea. 7.4) Frme e mdalta' peratve de crcut d trasmssne dat. I crcut d trasmssne dat s presentan n due frme prncpal; crcut cn trasmssne su lnea sblancata e crcut che utlzzan la trasmssne dfferenzale su lnea blancata. 300

22 rasmetttre cevtre Ingress S lnea d segnale N IN Uscta rtrn cmune d terra GS fgura 7.24 La trasmssne su lnea sblancata utlzza una lnea d segnale e una lnea cmune d terra per l rtrn del segnale stess (fgura 7.24). Il su pu' evdente vantagg rsede nella semplcta' n quant e' necessar un unc fl per crcut. Gl svantagg sn determnat dalla sensblta' al rumre N e agl spstament del ptenzale d terra GS. I rumr ndtt sn causat da accppament magnetc capactv cn lnee d segnale adacent cn altr generatr d rumre. Gl spstament del ptenzale d massa sn dvut alle cadute nel crcut d massa per effett della crclazne d crrente, essend tale crcut dtat d resstenza e nduttanza fnte anzche' nulle. I due dsturb N e GS s smman al segnale prdtt dal trasmetttre e l rcevtre nn e' n alcun md n grad d dscrmnare tra segnale e dsturb. L'mmunta' al rumre d un crcut sblancat pu' tuttava essere aumentata adttand le seguent precauzn: 1) Aumentare la tensne d uscta del trasmetttre. ale accrgment ha tuttava l svantagg d far salre la dsspazne d ptenza. 2) Usare cav schermat e rdurre la resstenza del crcut d massa. ale precauzne tuttava, pur rducend l lvell del dsturb, fa levtare cst. 3) Aggungere un'steres al lat rcevtre. S ttene n tal md un aument del margne d rumre n cntnua, ma s ntrduce nel cntemp una dstrsne temprale sul segnale. trasmetttre dfferenzale rcevtre dfferenzale ngress N N dff uscta GS fgura

23 Un crcut dfferenzale blancat, llustrat n fgura 7.25, usa per gn crcut una cppa d fl ntreccat, un rcevtre e un trasmetttre dfferenzal. La lnea bflare rtrta e' n grad d elmnare le crrent ndtte per accppament magnetc. I dsturb che nvece s generan per accppament capactv hann l stess effett per ambedue cnduttr e csttuscn qund per l rcevtre un segnale d md cmune. Anche l spstament del ptenzale d terra pu' essere cnsderat un segnale d md cmune. Se l rcevtre, cme nrmalmente avvene, ha un'elevata reezne d md cmune, ess e' n grad d separare l segnale dal dsturb, permettend una crretta trasmssne delle nfrmazn anche n ambent che nn cnsentn l'utlzz d lnee sblancate. sn p due mdalta' peratve per crcut d trasmssne dat, smplex e multplex. Il crcut d tp smplex permette l fluss de dat n una sla drezne. Un crcut d tp multplex permette un fluss nn cntemprane d dat nelle due drezn (half-duplex), cntemprane (full-duplex) multdreznale (bus party lne). In generale un crcut multplex ha due pu' cppe d trasmetttr e rcevtr sulla stessa lnea, cn l vncl che sl un trasmetttre pu' essere attv a un determnat stante. Alcune sluzn pssbl per la trasmssne multplex sn rprtate n fgura I sstem smplex sn pu' semplc da realzzare e mnmzzan prblem d temprzzazne, mentre quell multplex sfruttan megl l mezz trasmssv, ma sn pu' dffcl da prgettare. uscta d trasmetttre trasmetttre uscta c rcevtre half duplex rcevtre uscta a uscta b bus d dstrbuzne uscta a b c d ngress a b c d abltazne bus dat fgura ) Effett delle lnee nelle cmuncazn a lunga dstanza. Le lnee che sn state prese n esame sn a quest mment sn sempre state cnsderate deal. S e' suppst ce' che esse fsser prve d perdte (cmpnente resstva nulla) e addrttura 302

24 che frnt del segnale n crrspndenza all'estremta' rcevente della lnea nn fsser alterat rspett a quell all'ngress della lnea stessa. Nella realta' le lnee d trasmssne, anche quand vengn perfettamente adattate, s cmprtan ne cnfrnt del segnale cme un fltr passa bass cn perdte. Un frnte rpd del segnale applcat all'ngress della lnea s arrtnda e assume un andament espnenzale va va che s prpaga; n aggunta le perdte dann lug a una rduzne dell'ampezza del segnale. Quest due effett pngn un lmte alla velcta' cn cu dat pssn essere trasmess, n funzne del tp e della lunghezza della lnea. uttava l'effett maggrmente lmtante e' la defrmazne del segnale; se nfatt un nuv dat vene nvat n lnea prma che l transtr relatv al bt mmedatamente precedente sa esaurt, pssn verfcars spacevl ncnvenent, qual uscte dpendent dal pattern rcevut, "jtter" addrttura perdta d qualche mpuls. Quest fenmen vene chamat nterferenza ntersmbl ed e' dvut al fatt che, quand l rcevtre e' un dspstv a sgla, cme nrmalmente avvene, l precedente bt d dat causa un spstament temprale del bt d dat attuale. L'nterferenza ntersmbl s genera gn vlta che la durata d un bt e' nferre al temp d salta dscesa all'estremta' rcevente. La fgura 7.27 llustra tale effett. ngress del trasmetttre tensne alla fne della lnea sgla uscta del rcevtre fgura 7.27 Un segnale d clck nn sffre d nterferenza ntersmbl essend un pattern altamente smmetrc e qund predcble. Un pattern d dat casuale nvece ne pu' sffrre e s defnsce durata mnma d bt quella d un sngl bt e' precedut e segut da una lunga strnga d bt d plarta' ppsta. Per msurare l'ammntare dell'nterferenza ntersmbl e l'entta' del "jtter" che n tal cas vene generat s devn usare delle lunghe sequenze casual pseudcasual. Un crcut utle a vsualzzare l'nterferenza ntersmbl e' rprtat n fgura Pche' l'scllscp cn cu vene sservata la frma d'nda all'estremta' della lnea vene trggerat gn vlta che un nuv dat vene generat dal crcut pseudcasuale, sull scherm s vedra' la svrappszne d lunghe sequenze d un e zer e ce' la transzne un/zer zer/un segute da dvers pattern d dat. Il crcut llustrat e' n grad d generare sequenze pseudcasual cn rpetzne par a ; una sequenza d tale tp e' suffcentemente lunga per permettere la vsualzzazne dell'nterferenza ntersmbl causata da pattern precedent fn a una prfndta' d 20 bt. 303

25 PE P0 P1 P P3 2 J CP 4 bt shft regster 9300 Q3 K M Q0 Q1 Q2 Q3 1/ lne drver clck all'scllscp D5 D0 D1 1/ CP 8 bt Q 7 shft regster M 250 lnea stt test cc 22 k D D D / Q 7 CP 8 bt shft regster M nzalzzazne fgura 7.28 In fgura 7.29 e' mstrat cme la svrappszne delle frma d'nda msurate all'estremta' rcevente della lnea rgn una vsualzzazne stable sull scherm. "1" slat "0"» "1"» "0" "0" slat "1"» "0"» "1" "0"» "1" svrappszne d segnal "1"» "0" 1 bt 1 bt fgura 7.29 La fgura prdtta prende l nme d "pattern bnar a cch" per la sua smglanza cn la sagma stlzzata d un cch. 304

26 ale pattern e' un mezz mlt semplce per msurare la qualta' de segnal. La dspersne del pattern n crrspndenza al lvell d sgla del rcevtre permette d msurare l "tme jtter" percentuale dvut all'nterferenza ntersmbl. Cn rferment alla fgura 7.30 l jtter sara' dat percentualmente da: Jtter percentuale = t UI dve cn UI s e' ndcat l'ntervall untar d bt. Se p l lvell d sgla e' spstat rspett al su valre ttm, stuat a meta' dell'escursne d tensne prdtta dal trasmetttre, allra l dat sara' affett ltre che dalla dstrsne ntersmbl, anche da un'ulterre dstrsne d temp. u Lvell d sgla t fgura 7.30 L spstament del lvell d sgla vers l lvell 1 fara' s' che gl un rcevut sarann relatvamente pu' brev degl zer. Analgamente un spstament vers l zer accrcera' gl zer rcevut. ale effett e' chamat dstrsne d plarzzazne. L'apertura del pattern bnar a cch frnsce drettamente l margne d rumre del sstema. Quand l'cch e' cmpletamente chus allra per quella lunghezza d lnea e alla velcta' d trasmssne d prva nn rsulta pssble una trasmssne prva d errr senza rcrrere a tecnche d equalzzazne. Usand l pattern ad cch per ndcare la qualta' del segnale, s pu' cstrure, per cascuna partclare lnea, un grafc da cu s pu' rcavare l jtter percentuale n funzne della lunghezza della lnea e della velcta' d trasmssne, una vlta che sa stata assegnata la cdfca mpulsva utlzzata (NZ, Z plare, mdulazne dgtale bnara d fase, ecc.). In fgura 7.31 e' rprtat un esemp per la cdfca NZ, rappresentatv delle prestazn ttenbl cn la cppa rtrta. Il grafc mstra l "cas peggre" ce' l massm jtter che c s pu' aspettare cn una data lunghezza d lnea e un'assegnata velcta' d trasmssne, ma s pu' rtenere vald sl quand san sddsfatte le seguent cndzn: 1) I lvell dell'un e dell zer del trasmetttre sn stabl. 2) La sgla del rcevtre e' equdstante da tal lvell. 3) La lnea e' termnata perfettamente n md da evtare rflessn. 305

27 Se una qualsas delle precedent cndzn nn e' sddsfatta la qualta' del segnale e' mnre d quella che s rcava dal grafc. D cnseguenza l perd d bt deve essere almen quattr vlte maggre del temp d salta e d dscesa alla termnazne d lnea per tener cnt delle tlleranze de crcut ntegrat cn cu trasmetttre e rcevtre sn realzzat. Se la lnea vene pltata n tensne e nn e' crrettamente termnata, le curve d qualta' del segnale vann spstate vers snstra (ce' vers lunghezze mnr a parta' d velcta' d trasmssne). erfche spermental hann permess d determnare che l ceffcente d rduzne e' crca 1/3. In altre parle una lnea nn termnata d 100 metr s cmprta ne cnfrnt dell'nterferenza ntersmbl cme una lnea d 300 metr chusa sulla sua mpedenza caratterstca % cch bnar chus - dat prbablmente nn rcstrubl 50 % 30 % jtter percentuale 1000 La resstenza del cav causa una perdta nel segnale d crca 6 db 20 % 10 % 5 % lunghezza della lnea (ped) EGIONE OPEAIA ACCOMANDAA 100 t ~ d t u = 2 t r t d rtard della lnea a 1.7 nsec/pede par apprssmatvamente a 2 vlte l temp d salta del segnale t u =4 t r mnma durata dell'mpuls par a 4 vlte l temp d salta del segnale k 100 k 1 M 10 M 100 M velcta' de dat NZ (bt per secnd) fgura 7.31 Quand, stablte una certa velcta' d trasmssne e una certa lunghezza della lnea, s va a cadere tra la lnea UI = 4. r e la lnea del jtter percentuale del 100 % s rende necessara una msura dretta sul sstema cn l metd del pattern bnar ad cch. ale prcedura e' raccmandable anche quand la cdfca d trasmssne e' dversa dalla NZ. 7.6) Scelta de trasmetttr e de rcevtr d lnea. Il prblema della scelta d un partclare trasmetttre rcevtre d lnea vene a dpendere pu' dalle caratterstche desderate per l sstema che dalle caratterstche elettrche de dspstv. Le prestazn cmplessve del sstema dpendn nfatt essenzalmente dalla frma e dalle mdalta' peratve scelte per la trasmssne e sl n secnda stanza dal tp d trasmetttre e rcevtre. E' necessar che l prgettsta tenga nella gusta cnsderazne le relazn esstent tra rumre estern e margne d rumre, qualta' del segnale e lunghezza della lnea, struttura serale parallela e cst e prestazn. Ne paragraf precedent s e' accennat a prncpal prblem che s 306

28 devn affrntare nel prgett d un crcut d cmuncazne. sn tuttava alcune cnsderazn agguntve da fare. 1) Quand s lavra cn lnee lunghe (maggr d 15 metr) l fattre che maggrmente lmta la velcta' d trasmssne e' l temp d salta e d dscesa del segnale sulla lnea. L'us del pattern bnar ad cch permette d valutare agevlmente la qualta' del segnale. 2) Le lnee blancate sn preferbl rspett quelle sblancate. Optslatr e trasfrmatr permettn d perare cn tecnche d md cmune e nel cntemp ffrn un ttm slament da terra. E' abbastanza cmune n tal cas usare cdfche prve d cmpnente cntnua e autsncrnzzate qual la Z plare la mdulazne dgtale bnara d fase. 3) E' necessar lmtare l numer ttale d prte d un sstema multplex n md tale che la cmbnazne n parallel delle mpedenze d ngress de rcevtr e d quelle d uscta de trasmetttr dsabltat rsult cmunque mlt maggre dell'mpedenza caratterstca della lnea. 4) Per l crrett funznament de trasmetttr e de rcevtr s rende necessar un rtrn cmune d terra. Ess pu' venr realzzat cllegand l scherm della lnea a pedn d terra degl ntegrat ad essa cllegat. 5) Per velcta' d trasmssne superr a 10 Mbt/sec. e' necessar utlzzare element ECL anzche' L. I trasmetttr e rcevtr L cmpatbl hann nfatt rtard d prpagazne eccessv, cmpres tra 20 e 50 nsec. 6) Le almentazn de rcevtr e de trasmetttr d lnea vann dsaccppate cn cndensatr d valre cmpres tra 10 e 100 nanfarad. E' d slt suffcente un cndensatre gn 2/4 dspstv. 7.7) I prtcll. A lvell mmedatamente superre a quell elettrc (che asscura la trasmssne della sngla unta d nfrmazne [bt]) s trva l lvell che rguarda prtcll, sa par quant rguarda l prtcll d ccl, cn la defnzne d prtcll sncrn, asncrn e cadenzat, sa per quant rguarda l prtcll d transazne. In quest lvell l servz ffert e l trasferment d nfrmazne. S rcrd tuttava che, a parte l temp d trasmssne necessar al trasferment del segnale lung una lnea, l cambament d stat lgc vene cmunque rlevat cn un ndetermnazne (skew) t x, cme llustrat n fgura A A drver recever A t r A t x fgura

29 S nt che, a dfferenza d quant avvene a lvell elettrc, ra l attenzne e puntata su quant avvene all ngress del drver e all uscta del rcevtre. S trascuran qund cmpletamente tutte le cnsderazn relatve alle rflessn e all adattament delle lnee. utte le nfrmazn relatve a quant accade sulla lnea sn ra racchuse nel cncett d skew e nel temp d trasmssne ) Il prtcll d ccl. S prenda n cnsderazne un sstema frma da due lnee n parallel, sulle qual san present due segnal A e B (fgura 7.33). A lat drver t () su B fgura 7.33 Sa t su () l ntervall d temp (temp d setup) che ntercrre all estremta trasmttente tra la varazne d A e quella d B. Al lat rcevente, dp che due segnal s sn prpagat sulle lnee, la dstanza tra frnt rsulta alterata per effett dell skew. S cnsder nfatt la stuazne cmplessva d fgura A t () su lat drver B lat recever A B t () su t = 0 t A t B fgura 7.34 Cn rferment all stante t = 0, evdenzat n fgura 7.34, l stante t B e faclmente determnable cme smma d t su () e del temp d trasmssne mnm t (mn) del segnale B. t = t () + t B SU (mn) 308

30 L stante t A vceversa e dat da: t A = t (max) dve cn t (max) s e ndcat l temp d trasmssne massm. D cnseguenza t SU () = t SU () + t (mn) t (max) = t SU () t x In sstanza l temp d setup al lat trasmetttre pu venr dmnut al lat rcevtre d una quantta par all skew. Quest rsultat assume mprtanza quand s abba a che fare cn segnal che devn rspettare precs vcl d temprzzazne. La stuazne dvene partclarmente evdente quand l element rcevente sa un regstr un flp-flp, per qual e necessar rspettare ben precs vncl sul temp d setup e de hld. In sstanza, per quest element e necessar che segnal permangan cstant per un temp mnm prma e dp l frnte attv d clck. Il prtcll a lvell d ccl deve garantre che vengan rspettat vncl d temprzzazne nnstante la presenza dell skew. S cnsder allra un perazne d trasferment da una srgente (buffer) ad una destnazne (regstr). Le tecnche base usate da prtcll a lvell d ccl, che garantscn l sddsfacment de vncl d temprzzazne, cn sstanzalmente d due tp: Cadenzare la sequenza peratva alla srgente n md da garantre che n rcezne le temprzzazn san cmunque rspettate; Stablre un cllqu tra srgente e destnazne n md che la srgente pass all perazne successva slamente quand la destnazne l cnsente. Nel prm cas la sequenza delle perazn avvene a temp fss, scelt pprtunamente, mentre nel secnd temp pssn essere varabl, ma stt cert aspett s pera cn maggr garanze d scurezza. La struttura base cu fare rferment e rprtata n fgura srgente bus dat destnazne D Q cntrll fgura