INDICE Capitolo I - I dispositivi elettronici. Condizioni operative statiche. 1.1) Introduzione. 1 1.2) Interruttori ideali e reali. 1 1.3) Condizioni operative statiche del transistore a giunzione. 5 1.3.1) Condizioni operative all'interdizione. 5 1.3.2) La fuga termica. 16 1.3.3) Condizioni operative in saturazione. 18 1.3.3) Dissipazione negli stati di riposo. 19 1.4) Condizioni operative statiche dei transistori a effetto di campo. 20 1.4.1) Il JFET. 20 1.4.2) Il MOSFET. 22 Capitolo II - I dispositivi elettronici. Condizioni operative dinamiche. 2.1) Introduzione. 31 2.2) Il transistore a giunzione. 31 2.2.1) Le regioni di operazione. 37 a) Regione di interdizione. 37 b) La regione normale (o attiva). 38 c) La regione inversa. 39 d) La regione di saturazione. 39 2.2.2) Circuito equivalente ad ampi segnali di un transistore a giunzione. 40 2.2.3) I tempi di commutazione. 43 a) Commutazione in regione attiva. 44 b) Commutazione nella regione di saturazione. 46 2.2.4) Il calcolo dei tempi di commutazione. 48 a) Commutazione in regione attiva. 48 a1) Pilotaggio a bassa impedenza. 48 a2) Pilotaggio ad alta impedenza. 51 b) Commutazione in regione di saturazione. 53 b1) Pilotaggio ad alta impedenza. 53 b1) Pilotaggio a bassa impedenza. 56 c) Effetto di R L e C TC sui tempi di commutazione. 57 d) Il tempo di ritardo iniziale. 58 2.2.5) Il modello a controllo di carica. 59 2.2.6) Il calcolo dei tempi di commutazione con il modello a controllo di carica. 63 a) Il tempo di ritardo iniziale. 63 b) Il tempo di salita. 64 c) Il tempo di restituzione. 66 d) Il tempo di discesa. 66 2.2.7) Guadagno transitorio di corrente in saturazione. 67 I
2.2.7) Effetto delle capacita' esterne sui tempi di commutazione. 69 2.2.8) Pilotaggio di corrente e pilotaggio di tensione. 71 2.2.9) Casi speciali di commutazione all interdizione. 71 2.2.10) I parametri del transistore nel modello a controllo di carica. 73 2.3) Comportamento dinamico dei dispositivi MOS. 74 2.4) I diodi a giunzione. 77 2.4.1) I tempi di ripristino. 78 a) Tempo di ripristino diretto. 79 b) Tempo di ripristino inverso. 79 2.4.2) Calcolo dei tempi di ripristino. 81 a) Tempo di ripristino inverso di un diodo spesso (W>>L). 84 a) Tempo di ripristino inverso di un diodo sottile (W<<L). 86 2.5) I diodi Schottky. 86 2.6) La dissipazione di potenza in regime di commutazione periodica. 87 Capitolo III - I circuiti logici. 3.1) Introduzione. 90 3.2) Caratteristica di trasferimento e valori garantiti per le tensioni. 93 3.3) Il margine di rumore. 97 3.4) I valori garantiti per le correnti. 101 3.5) Le famiglie logiche e i dispositivi logici integrati. 102 3.5.1) Considerazioni generali. 102 3.5.2) Caratteristiche di temporizzazione di flip-flop e registri. 108 a) Tempo di propagazione. 109 b) Specifiche di temporizzazione degli ingressi. 109 3.5.3) Le famiglie logiche. 110 3.6) Cenni sulle famiglie bipolari storiche. 113 3.6.1) La famiglia RTL 113 3.6.2) La famiglia DTL 114 3.6.3) La famiglia HTL 115 3.7) La famiglia TTL. 116 3.7.1) La sottofamiglia TTL standard. 116 a) Caratteristica di trasferimento. 118 b) Tensioni e correnti di ingresso e di uscita. 119 c) Impedenze di ingresso e di uscita. 121 3.7.2) La sottofamiglia low power TTL. 122 3.7.3) La sottofamiglia high speed TTL. 123 3.7.4) La sottofamiglia TTL Schottky. 124 3.7.5) La sottofamiglia low power TTL Schottky. 126 3.7.6) Conclusioni sulla famiglia TTL. 128 3.8) La famiglia ECL. 129 3.8.1) Caratteristica di ingresso. 130 3.8.2) Caratteristica di trasferimento e immunita al rumore. 131 3.8.3) Attitudine al pilotaggio di linee. 132 3.8.4) Comportamento dinamico. 132 3.8.5) Sottofamiglie ECL. 132 3.8.6) Conclusioni sulla famiglia ECL. 133 3.9) I dispositivi MOS. 134 II
3.9.1) Logica MOS statica. 135 3.9.2) Logica MOS dinamica. 137 3.9.3) MOS dinamici a rapporto minimo. 139 3.9.4) MOS dinamici a quattro fasi. 141 3.10) La famiglia CMOS. 142 3.10.1) Caratteristica di trasferimento. 144 3.10.2) Comportamento al variare della tensione di alimentazione. 145 3.10.3) Immunita al rumore. 146 3.10.4) Struttura delle porte logiche. 146 3.10.5) Considerazioni generali sull uso della famiglia CMOS. 147 3.11) La logica CMOS domino. 147 3.12) La classificazione dei componenti integrati. 149 Capitolo IV - Memorie e logiche programmabili. 4.1) Introduzione. 151 4.2) Classificazione delle memorie. 151 4.3) Struttura base di una memoria. 153 4.4) Struttura della cella di memoria RAM. 155 4.4.1) Struttura di una cella RAM statica. 155 4.4.2) Struttura di una cella RAM dinamica. 159 4.4.3) Struttura di una memoria RAM dinamica. 160 4.5) Esempio di utilizzazione di memorie ROM. 162 4.6) Le ROM a maschera. 164 4.7) La cella di memoria EPROM ed EEPROM. 165 4.8) Le ROM programmabili (PROM). 166 4.9) I dispositivi logici programmabili. 167 4.9.1) La logica a matrice programmabile (PAL). 168 4.9.2) Le matrici logiche programmabili (PLA). 169 4.9.3) I gate array programmabili (PGA) e i dispositivi ad elevata complessita. 170 4.10) I sistemi di sviluppo. 177 4.10.1) Descrizione delle funzionalita richieste (design entry). 178 4.10.2) Verifica (design verification). 178 4.11) Frequenza massima di funzionamento di un sistema sequenziale. 184 Capitolo V - Comparatori, multivibratori e bistabili. 5.1) I comparatori. 187 5.1.1) Squadramento di un onda sinusoidale. 189 5.1.2) Generazione di impulsi. 189 5.1.3) Il trigger di Schmitt. 189 5.1.4) Generatori di onda quadra. 193 5.1.5) Generatori di onda triangolare. 195 5.1.6) Il circuito monostabile. 198 5.2) I multivibratori. 200 5.2.1) Il multivibratore bistabile. 201 5.2.2) Il multivibratore monostabile. 203 5.2.3) Il multivibratore astabile. 205 III
Capitolo VI - Conversione A/D e D/A. 6.1) Introduzione. 209 6.2) Il campionamento. 210 6.3) I convertitori D/A. 213 6.3.1) Codici di ingresso. 216 6.3.2) Codice complemento a 2. 217 6.3.3) Codice binario offset. 218 6.3.4) Codice segno e ampiezza. 219 6.3.5) Codice complemento a 1. 219 6.4) I convertitori D/A paralleli. 220 6.4.1) Convertitore D/A a resistenze pesate. 222 6.4.2) Convertitore D/A con rete resistiva a scala. 224 6.4.2) Altri tipi di convertitori D/A. 226 6.4.3) Pilotaggio di una giunzione somma. 227 6.4.3) Il convertitore D/A con rete a scala invertita. 230 6.4.4) Precisione e accuratezza di conversione. 231 6.5) I convertitori D/A seriali. 233 6.5.1) Il convertitore seriale Shannon-Rack. 235 6.5.2) Il convertitore seriale sample-hold. 238 6.5.3) Il convertitore seriale ciclico. 240 6.5.4) Il convertitore seriale ad equalizzazione di carica. 244 6.6) Conversione indiretta. 246 6.6.1) Convertitore a modulazione di durata a singola velocita. 248 6.6.2) Convertitore a modulazione di durata a doppia velocita. 250 6.6.3) Convertitore a modulazione di frequenza a singola velocita. 251 6.6.4) Convertitore a modulazione di frequenza a tripla velocita. 253 6.7) Conversione A/D. 255 6.7.1) Considerazioni generali. 255 6.7.1) Convertitori ad anello aperto. 257 6.7.2) Convertitori a controreazione. 263 6.7.3) Convertitori veloci (flash). 265 6.8) Cenni sul dimensionamento di sistemi d acquisizione e conversione A/D. 266 6.9) Gli interruttori per segnali analogici. 272 6.9.1) Struttura di un interruttore MOS. 274 6.9.2) Conclusioni. 278 6.10) I convertitori a rapporto. 278 Capitolo VII - I sistemi di interconnessione. 7.1) Introduzione. 280 7.2) Il modello a strati. 282 7.3) Il livello elettrico. 284 7.4) Forme e modalita' operative dei circuiti di trasmissione dati. 300 7.5) Effetto delle linee nelle comunicazioni a lunga distanza. 302 7.6) Scelta dei trasmettitori e dei ricevitori di linea. 306 7.7) I protocolli. 307 7.7.1) Il protocollo di ciclo. 308 7.7.2) Il protocollo a livello transazione. 312 7.8) Caratteristiche principali di alcuni bus reali. 318 IV
7.8.1) I bus dei personal computer. 318 7.8.2) Il bus VME. 319 V