Curs Circuite Integrate

8/3/2019 Curs Circuite Integrate

1/44

CIRCUITE INTEGRATE

CURS 19 OCT 2008

PROFESOR VIRGIL [email protected]

Cap.1. CIRCUITE ANALOGICE

a. Amplificatorul operaional

Amplificatorul operaional este circuitul analogic cel mai frecvent utilizat naplicaii, este un circuit, un amplificator. Adugnduise din exterior componente pasive (R.L. C.), cu circuitul astfel rezultat se pot efectua o multitudine de operaii cu semnale

analogice : adunri, scderi, nmuliri, integrri, etc.

Definiie:

Amplificatorul operaional este un circuit electronic integrat cu dou intrri i o ieire icare furnizeaz la ieire, diferena tensiunilor de intrare amplificat.Simbolul utilizat este :

+uI1 AO

- uO (out)uI2

Relaia general care caracterizeaz amplificatorul operaional este :

uO = A(uI1 uI2);

A are valori foarte mari, peste n105;+ intrare neinversoare;- intrare inversoare.

a.1. Parametrii amplificatorului operaional

Semnalul de intrare diferenial : uId = ;

Semnalul de intrare de mod comun : uIc = ;

1

uI1 + uI22

uI1 uI22


2/44

Exemplu :+

4V uId = = 1V;-

2V uIc = = 3V;

Situaia echivalent este urmtoarea :

+

1V -1V

3V semnal de mod comun

- Semnal diferenial, sursele polarizate, una direct, una invers.Cele doua scheme sunt echivalente.

a.2. Parametrii

-Amplificare diferenial: Ad = (1);

-Amplificare de mod comun : Ac = (2);

n aplicaiile practice este de dorit ca amplificarea diferenial s fie ct mai mare iar

amplificarea de mod comun s fie ct mai mic.Semnalul util este semnalul diferenial.

-Rejecia modului comun : RMC (CMRR n englez)

RMC = (trebuie s fie ct mai mare); Valori tipice : Ad = n105 ; RMC = 100 dB.

Exemplu:

RMC = 100 dB; 20logRMC = 100; log RMC = = 5

RMC = 105

Ad = 105

Ac ;RMC-ul trebuie s fie ct mai mare, parametrii se gsesc n cataloage.

- Curentul de intrare I1

I2 II =

II curent de intrare, trebuie s fie ct mai mic, poate fi de ordinul pA (npA).

2

4 + 22

4 22

+

++

--

-

uOuIc

uOuId

AdAc

10020

+

-I1 + I2

2


3/44

- Tensiunea de decalaj

uO

Cnd ambele intrri sunt legate la mas, uO ar trebui s fie 0. Tensiunea existentla ieirea AO n condiiile n care intrrile sunt conectate la mas se numete tensiune dedecalaj la ieire (de ordinul mV), mic, uneori deranjeaz, trebuie corectat.

Schema este echivalent cu urmtoarea :

uuO

u tensiune de compensare

Tensiunea de la intrare pentru care se anuleaz decalajul de la ieire se numete tensiunede decalaj, raportat la intrare (V), mult mai mic.

- Caracteristici de frecven ale AO

Exist dou caracteristici de frecven i anume : - caracteristica amplificare frecven;- caracteristica faz frecven.

Prima caracteristic reflect dependena amplificrii de frecvena semnaluluiaplicat la intrare. Cea de a doua caracteristic evideniaz dependena defazajului introdusde amplificator, de frecvena semnalului aplicat la intrare.

Cea mai des utilizat este caracteristica amplificare frecven.Graficul : Ad band trecere limita superioar a benzii de trecere

A0 (0.707 A0)

f

AO este un amplificator de curent continuu, se pornete de la frecvena 0 Hz.

Observaie :

Ad = = = uO = Ad (uI1 uI2);

uO = Ad uI1 - Ad uI2 (1);

3

+

-

+

-

12

f [Hz]

uOuId

uOuI1- uI2

2

2uOuI1- uI2

12

12

12


4/44

Din relaia 1 se constat c tensiunea la ieire este n faz cu tensiunea aplicat laintrarea neinversoare (+) i este defazat cu 180 fa de tensiunea aplicat la intrareainversoare (-), semnul nseamn defazaj cu 180.

a.3. Amplificatorul operaional ideal

Amplificatorul operaional ideal este un concept care se utilizeaz n calcule, nscopul simplificrii acestora i n condiiile n care se obin rezultate de interes aplicativ.Un amplificator operaional ideal se caracterizeaz prin urmtorii parametrii :

- O amplificare diferenial Ad = ;- Curentul de intrare II = 0;- Tensiunea de decalaj Ud = 0;- Caracteristica amplificare frecven este infinit de larg, amplific de la 0

pn la cele mai mari frecvene;- Rezistena de ieire RO = 0, n general la orice circuit, rezistena de ieire

trebuie s fie ct mai mic, ideal 0.Observaie :

Condiia Ad = conduce la urmtoarea consecin foarte important n calcule, ianume :

Ad = = 2 ; uO mrime finit, are o anumit valoare;

Pentru Ad = implic uI1 uI2 = 0 uI1 = uI2 (1);

Relaia 1 semnific faptul c n cazul unui amplificator operaional ideal, n funcionare

normal, bornele de intrare sunt echipoteniale (au acelai potenial). n cazul unuiamplificator operaional real exist o mic diferen de potenial care poate fi neglijat.

Exemplu :

A0 = 5V; Ad = 4105

Diferena de potenial ntre cele dou intrri este :

uI1 uI2 = 2 = 2 = 2,510-5V = 2510-6V = 25V, neglijabil, aproape 0.

b. CIRCUITE LINIARE CU AOAsemenea circuite constau din AO prevzute cu circuite de reacie negativ.

Reacia o parte din tensiunea de ieire se ntoarce la intrare.Reacia poate fi pozitiv n faz, sau negativ n antifaz.n general rezolvarea circuitelor cu reacie se face utiliznd metode relativ complicate. ncazul circuitelor cu AO, aceste calcule pot fi considerabil simplificate, dacamplificatorul se consider ideal.

4

uOuId

uOuI1 uI2

uOAd

54105


5/44

b.1. Amplificatorul repetor

Un asemenea circuit prezint o amplificare de tensiune unitar, repet la ieiretensiunea aplicat la intrare.

ui 0uo uo = ui (1)

ui

iO regim variabil; legtur de reacie (negativ)

Avantajul utilizrii repetorului const n faptul c asigur o amplificare de curent,amplificarea de tensiune fiind unitar.

Amplificatorul repetor i gsete utilitate practic n situaiile n care se necesito rezisten de intrare mare i o rezisten de ieire mic.

5

+

-=~


6/44

CURS 2

16 Oct 2008

b.2. Amplificatorul inversor

Este un circuit electronic care furnizeaz la ieire tensiunea de intrare amplificati defazat cu 180.

R2

uiuo

ui = iiR1; uo = -iiR2;

Schema unui amplificator inversor :

U R I =

Deoarece amplificatorul operaional este considerat ideal, diferena de potenial ntre celedou intrri este nul.

A = = - = - (1)

- n relaia 1 semnul - arat c amplificatorul este inversor.Observaie :

Se constat din cele de mai sus, c prin aplicarea reaciei negative, parametriicircuitului cu reacie nu depind de parametrii amplificatorului operaional.

b.3. Amplificatorul sumator

Este o variant a amplificatorului inversor. Circuitul furnizeaz la ieire valoareaamplificat a sumei ponderate a tensiunilor de intrare.

6

+

-

R1iiii

0V

0V

IUR

uoui

iiR2iiR1

R2R1

+

-0V

R1

R2

Rn

i1

i2

inui1 ui2

uin uo

RRi


7/44

i1 = ; i2 = ; in = ;

i = i1 + i2 + + in ;

uo = - iRR ; uo = -RR( + + + ) ;

uo = - ( ui1 + ui2 + + uin) ;

b.4. Amplificatorul neinversor

ui

i = 0 R2

ui R1

ui = uo

A = = = 1 + (1) ;

A = 1 +

b.5. Amplificatorul cu intrare diferenialAcest circuit furnizeaz la ieire diferena tensiunilor aplicate la cele dou intrri.

R2R1

ui2

ui1 uo

A = ;

Pentru calcule se va aplica principiul suprapunerii efectelor, circuitul fiind liniar.

uo = - ui1 + (1+ ) ui1 ;

dac se presupune satisfcut condiia :

7

ui2R2

ui1R1

uinRn

ui1R1

ui2R2

uinRn

RRR2

R2R1

RRRn

+

- uo

~

R1 + R2R1

uoui

R1R1 + R2

RRR1

R2R1

+

- R3

R4

u0ui1 - ui2

R2R1

R4R3 + R4

R2R1


8/44

= (1 + ) atunci :

R2(R3 + R4) = R1R4(1 + ) ;

R2R3 + R2R4 = R1R4 + ;

= = ;

uo = - ui2 + ui1 ; uo = (ui1 ui2) ;

A = = = (1) ;

Observaie :

Circuitul prezint urmtoarele dezavantaje :1. Rezistenele de intrare la cele dou intrri sunt relativ mici;

2. Valoarea amplificrii depinde de rezistena sursei de semnal care se nsumeaz curezistenele R1 respectiv R3, de la intrare.

Aceste dezavantaje sunt eliminate n cazul unui circuit mai performant, numitamplificator de msur (amplificator instrumental).

b.6. Amplificatorul instrumentalsemnal de mod comun

ui2 A2

ui1

semnal diferenial

Se constat c cele dou tensiuni de intrare se aplic direct intrrilor neinversoareale celor dou amplificatoare, rezistenele de intrare vor fi foarte mari. Totodat, naceast situaie nu mai conteaz rezistena de ieire a sursei de semnal.

Pentru a explica funcionarea, vom analiza comportarea circuitului la semnal demod comun i respectiv la semnal de mod diferenial.

8

R2R1

R2R1

R4R3 + R4

R2R1

R1R2R4R1

R4R3 R1

R2R2

R1 R3

R4R2R1

R2R1

R2R1

u0ui1 - ui2

R3R4

R1R2

+

- R1

R4+

-

R3

R4

+

-

R3

R2

A3

A1

- 1V

+ 1V

0V

- U

+ U

R20 V

+3 V+3 V

+3 V+3 V


9/44

Pentru un asemenea semnal, amplificatoarele A1 i A2 se comport ca repetoare in consecin, A3 conectat ca amplificator cu intrare diferenial, face diferena celor doutensiuni egale, furniznd la ieire o tensiune nul.

Analizm la semnal diferenial : 1V

Pentru semnalul diferenial aplicat la cele dou intrri, A1 i A2 se comport caamplificatoare neinversoare.

R2 = R2

A1uo1

ui1

A = 1 + = 1 + 2 ;

Se poate calcula tensiunea de ieire :

uo = u1(1 + 2 ) ui2(1 + 2 ) ;

uo = (1 + 2 )(ui1 ui2) ;

A = = (1 + 2 ) (1);

b.7. Circuit integrator cu AO

Un asemenea circuit furnizeaz la ieire o tensiune reprezentnd integrala n timpa tensiunii de intrare.

i

U C U = idt ;uiuo

ui = iR ;

uo = - idt = - dt = - uidt (1) ;

9

+

-

R12

R2R1

R2R12

R4R3

R2R1 R2

R1

R4

R3

R2R1

uo

ui1 ui2

R4R3

R2R1

+

-

C

1RC

i R1

C

1C

uiR

1C


10/44

CURS 3

23 Oct 2008b.8. Circuit de difereniere cu AO

n cazul unui asemenea circuit, tensiunea la ieire reprezint difereniala n raportcu timpul a tensiunii de intrare.

iC i = C ;

ui(t) 0V uo(t)

u u(t) ;

i = C ;uo(t) = - Ri(t) = - RC ; uo(t) = - RC (1) ;

b.9. Convertor tensiune-curent cu AO

Un asemenea circuit realizeaz conversia unei tensiuni aplicate la intrare, ntr-uncurent de valoare proporional, care circul printr-o rezisten de sarcin. ntre anumitelimite valoarea curentului prin sarcin, depinde exclusiv de tensiunea de comand.Exist mai multe tipuri de scheme pentru acest circuit.

b.9.1. Schema cu amplificator inversor

=0Vuc uo

0V

uc tensiune de comand;RL rezisten load (de sarcin);

i = = iL (1);

Se constat din relaia 1, c mrimea curentului prin sarcina RL nu depinde de valoarealui RL. Valoarea acestui curent o comandm cu tensiunea uc.

10

Ri C

+

-

i(t)

0V~=

dui(t)dt

dudt

dui(t)

dt dui(t)dt

+

-

iL

~ R

RLi

ucR ~


11/44

b.9.2. Schema convertorului tensiune-curent cu AO neinversor

i = - = iL ;

Observaie :

n ambele scheme prezentate, curentul prin sarcina RL nu poate avea valori preamari, fiind limitat de curentul maxim de ieire al AO. Exist ns scheme de convertoarecare permit injecia unor cureni mai mari prin sarcina RL:

+EC

iL RL iL = iC = iE = ;

uc (npn)iE = iC + iB ;

iE = 0uc

uc RE

La AO, curentul de ieire este de ordinul n10 mA;La tranzistor, curentul de ieire este de ordinul n10A, putem folosi curent mult mai mare.

iL = (1);

Observaie :Exist o schem similar de convertor tensiune curent, cu tranzistor de tip pnp.

b.10. Convertoare curent-tensiune

n situaiile practice n care sursa de semnal este o surs de curent, adic mrimeacare poart informaia este curentul, se necesit conversia acestui curent ntr-o tensiune,bineneles de valoare proporional.

ic - surs curent

0V ic curent de comand

0V uo uo = -Ric (1);

Observaie :Convertorul cu amplificator operaional, prezint, comparativ cu conversia utiliznd osimpl rezisten, avantajul unei rezistene de ieire de valoare sczut.

11

+

-

RRL

i

iL

ucuc

+

-

T

ucRE

~

~

ucRE

+

->>

>>

R ic

uc

R

~


12/44

c. AMPLIFICATOARE CU CUPLAJ RC

Frecvent, circuitele electronice se cupleaz ntre ele printr-un condensator care blocheaz o eventual component continu a semnalului i las s treac numaicomponenta variabil.

Etaj

E1 E2

- cuplaj RC (cuplaj prin condensator);

c.1. Amplificator inversor cu cuplaj RC

Un asemenea etaj, include un amplificator inversor cu AO i un condensator decuplaj conectat la intrare.

Schema: R 2 surs pozitivC R1

ui uo

surs negativ

Observaie 1 :Deoarece componenta continu a semnalului dup condensator este nul, att

semnalul de la intrarea inversorului ct i semnalul de ieire al acestuia, vor avea variaiin domeniul tensiunilor pozitive ct i negative. n aceast situaie, AO trebuie alimentatde la dou surse, una pozitiv i cealalt negativ.

Observaie 2 :Prezena condensatorului de cuplaj C, are ca dezavantaj faptul c limiteaz banda

de trecere la frecvene joase a amplificatorului. Aceasta nseamn c, pe msur ce scadefrecvena, scade amplificarea etajului.

c.1.1. Influena condensatorului de cuplajn lipsa condensatorului de cuplaj C, amplificarea inversorului este dat de relaia :

A = - (1) ;

- dac se are n vedere i influena lui C, relaia 1 devine :

A(j) = - = - = -

12

+

-

S+

S-

+

+

-

-

R2R1

R21

jC

R1 +

jCR21 + jCR1

R2R1

jCR11 + jCR1


13/44

A(j) = Au (2) ; T1=R1C ;

Pe baza relaiei 2 se poate afirma, pe de o parte c amplificarea depinde defrecven, pe de alt parte, deoarece amplificarea este o mrime complex, adic are unmodul i o faz, rezult c amplificatorul introduce i un defazaj ntre tensiunea de ieire

fa de tensiunea de intrare.Variaia modulului amplificrii cu frecvena, respectiv variaia defazajuluiintrodus de amplificator cu frecvena, este ilustrat de asa numitele caracteristici defrecven i anume : - amplificare frecven |A(j)| ;

- faz frecven arg(A(j)) (argument);

Vor fi reprezentate n continuare, cele dou caracteristici de frecvencorespunztoare releiei 2. Deoarece o reprezentare exact a acestor caracteristici estecomplicat, se va face simplificarea cu ajutorul diagramelor BODE.

|A(j)| = |A|

{ A + jB (A real; jB imaginar) ; |A + jB| = A2 + B2 };

Reprezentare se face de regul n coordonate logaritmice.|A(j)| [dB] - decibelul - 20 log|A(j)|

20 log|A(j)| = 20 log|Au| + 20 log(T1) 20 log (1 + (T1)2) ;

1 2 3Avem trei termeni.

+20dB/dec |A(j)| 3dB 1

[dB]20log Au

2 0.70720log Au +20dB/dec

(log) -20dB/dec

3

reprezentarea exact

13

jT11 + jT1

T11 + (T1)2

1T1


14/44

20log(T1) reprezint o variaie liniar cu log(T1);Pentru ca al doilea termen s fie 0, (log(1) = 0) : T1 = 1 = ;

Variaia ntre dou frecvene : 10 decada (dec)

Pentru 10 20log(10 T1);Pentru 20log(T1);

Variaia la o decad :20log(10T1) 20log(T1) = 20log = 20log10 = 20dB/dec ; (log10 = 1);

Pentru termenul 3 : Bode se poate neglija unul din termenii de sub radical :

Atta timp ct T1 < 1 < (log1 = 0) ;

Cnd > T1 > 1 ;Caracteristica obinut, reflect faptul c amplificarea scade la frecvene joase.

Mai mult dect att, aceast scdere se caracterizeaz printr-un parametru numit limitinferioar a benzii de trecere.

Din considerente aplicative, aceast limit corespunde punctului de frngere acaracteristicii de frecven.

j = - ; j omega jos;

Observaie :

Corespunztor lui = , diferena amplificrilor aferente reprezentrilor : exact,respectiv aproximativ, este de 3 decibeli.

3 dB 0.707 Au.

14

1T1

10 T1T1

1T11

T1

1T1

1T1


15/44

CURS 4

30 Oct 2008Caracteristica faz frecven

AUg(j) = AU (1) T1 = R1C1

| AUg(j)| [dB] amplificare frecven- Caracteristici de frecven

Arg(AUg(j)) faz frecven

arg(AUg(j)) 0.1j 10 j

(log)

reprezentarea exact

arctg (0) = 0; arctg (1) = ; arctg () = ;

A + jB; modul : A2 + B2 ; f = arctg - faz

arg (AUg(j)) = arg (AU ) = arg AU + (arg jT1 arg(1 + jT1) =

= 0 + - arctg(T1);

1 2 3

c.2. Amplificator cu cuplaj RC de la o singur surs

Schema de amplificare cu o singur surs de alimentare este important din punctde vedere aplicativ datorit costului mai redus.

R3

= R4

uo

t

15

jT1

1 + jT1

2

4

2

4-

-

1T1

j =

1

2

3

BA

4

2

jT11 + jT1

2

+

-

R1

R2

R3

R4

C1

C2

uiuo

+Ec +Ec2

+Ec2

+Ec

+Ec2

+Ec

0


16/44

n lipsa semnalului la ieire avem tot .

Observaie :1. Se constat c tensiunea la ieire variaz numai n domeniul tensiunilor pozitive,

fapt ce permite alimentarea de la o singur surs (+Ec).

2. Amplitudinea maxim a semnalului la ieire nu poate depi valoarea .3. Rezistena R4 din divizorul R3-R4, este decuplat cu un condensator pentru a

asigura un potenial continuu, constant, la intrarea neinversoare.

c.3. Alte tipuri de amplificatoare cu cuplaj RC

Cuplarea prin condensator poate fi implementat i n cazul celorlalte tipuri deamplificatoare cu RC.

R2

R1

T1 = C1R3 ; j = ; fj = ;

Exemplu :R3 = 100 K ; C1 = 10 F ; fj = ? (frecven jos);

j = = = = = 1

fj= = 0.16 Hz

d. Surs de referin cu AO

Sursele de referin sunt circuite electronice care furnizeaz la ieire o tensiunestabil ca valoare i cunoscut cu mare precizie. Asemenea surse de referin pot firealizate cu AO.

uref = uz(1 + ) ;

16

+Ec2

+Ec

2

+

- C1

R3uiuo

1T1

j2

1T1

1C1R3

11010-6100103

111

2

~

+

- uref > 0

R1

R2

+

A

KDz uzR2

R1


17/44

Observaie :

Deoarece tensiunea uref este constant, rezult c i curentul prin dioda Zener este devaloare constant. n aceste condiii tensiunea uz este constant i de valoare bine

precizat. Prin conectarea invers a diodei Zener se poate obine o referin de tensiunenegativ.

e. CIRCUITE NELINIARE CU AO

n cazul circuitelor neliniare, mrimea de la ieire a circuitului nu mai depindeliniar de mrimea de intrare. Exist o multitudine de circuite neliniare realizate cu AO.

Un circuit neliniar des folosit este :

e.1. Redresor de precizie cu AO

Exist numeroase aplicaii n care circuitele de redresare tipice nu dau satisfaciedatorit erorilor pe care le introduc. Aceste erori sunt cauzate de cderea de tensiune pediodele redresoare, precum i tensiunii de deschidere a acestor diode.

Cei doi factori menionai, fac ca forma tensiunii redresate s difere de formatensiunii aplicate la intrarea redresorului, forma tensiunii redresate a unei semiperioade sdifere la ieire. Pentru a evita acest dezavantaj au fost elaborate scheme de redresoare deprecizie cu AO.

D

ui uo

Pe durata semialternanei pozitive, cnd tensiunea la ieirea AO este pozitiv,dioda D va conduce determinnd o tensiune pozitiv la bornele rezistenei R. Aceasttensiune pozitiv va avea o form de variaie n timp, identic cu semialtenana pozitiv atensiunii de intrare. Dimpotriv, pe durata semialternanei negative, tensiunea la ieireaAO tinde s fie negativ i dioda D, fiind invers polarizat va fi blocat. n aceste condiiicurentul prin rezistena R va fi nul, prin urmare tensiunea la ieire va fi egal cu zero.Circuitul prezentat mai sus constituie deci un redresor de precizie monoalternan.

e.1.1. Comportarea cu frecvena a amplificatoarelor

Din cele prezentate pn aici a rezultat c circuitele de amplificare cu AO suntamplificatoare de curent continuu, adic amplific inclusiv componenta continu defrecven zero a tensiunii de intrare.n cazul amplificatoarelor cu cuplaj RC, amplificarea tinde s scad la frecvene joase.Acest comportament este reflectat sintetic de caracteristica amplificare frecven.

17

+

-

R


18/44

AFrecvene medii amplificare de curent continuu

Au0,707Au cuplaj RC

band de trecere

fj f

fj limita inferioar a benzii de trecere ;f - limita superioar a benzii de trecere.

Problema care ne intereseaz n continuare, este ce se ntmpl la frecvene nalte?Se va arta n cele ce urmeaz, c la frecvene nalte amplificarea de asemenea

scade cu creterea frecvenei, att n cazul amplificatoarelor de curent continuu ct i a

cuplajelor RC.

e.1.1.1. Comportarea la nalt frecvena a unui amplificator

Pentru studiu, se va avea n vedere faptul c intrarea unui amplificator poate fiechivalat printr-o rezisten n paralel cu un condensator.

Eg(j) ui(j) uo(j)

= Au ; Aug(j) = ;

R = = = = =

=

18

. .

Ri Ci

Rg

uo(j)Eg(j)

uo(j)ui(j)

1jCi

1jCi

Ri1 + jCiRi

Ri

Ri +

1

jCi1jCi

Ri

Ri ++ Rg

Ri

1 + jCiRi+ Rg

RiRg + jCiRiRg + Ri

RiRi + Rg + jCiRiRg

RiRi + Rg

11+jCiRiRg


19/44

CURS 5

6 Nov 2008

Eg(j) ui(j) uo(j)

Aug(j) = ;

Eg = constant; Amplificarea la ieire scade cu creterea frecvenei la intrare.

Aug(j) = ;

- o mrime constant cu frecvena i egal cu amplificarea la frecvene medii = Au

Au(j) = Au ; Ri Ci = =

Au(j) = Au Eg(j) = Au

Aug(j) = Au = Au (1)

= Au

Ci Ri Rg = T - (T nalt constant de timp); Aug(j) = Au (1)

Diagramele Bode : |Aug(j)| caracteristica exact[dB]

20log|Au|

- 20dB/dec

(log) = - 20dB/dec

19

Ri Ci

Rg

uo(j)Eg(j)

uo(j)ui(j)

ui(j)Eg(j)

uo(j)ui(j)

ui(j)Eg(j)

1jCi

1jCi

Ri

Ri +

Ri1 + jCiRi

Ri1 + jCiRi

Ri1 + jCiRi

Rg +

1Eg(j)

RiRi + Rg + jCiRiRg

RiRi + Rg jCiRiRg

Ri + Rg1 +

111 + jCiRiRg

11 + jT

1T

3dB


20/44


21/44

AXi = Xo - AXo = Xo(1 - A) ;

Xi = Xo(1 - A)

Ar = Ar = (4)

n continuare va fi analizat relaia 4 pentru frecvene situate n limitele benzii detrecere cnd amplificarea A este o mrime real.

Analizm : A = A(j) real !

Mai mult dect att, vom avea n vedere cazul de interes practic cnd i funcia rspuns lafrecven a circuitului de reacie = (j) este real.

Exemplu :

Xr circuitul de reacie negativ

= = Xo =

f.1.1. Cazul reaciei negative RN

A < o ; > 0 AA > o ; < 0 1 + |A|

n cazul reaciei negative se constat c amplificarea cu reacie este mai mic, comparativcu amplificarea fr reacie.

Ar < A;

f.1.2. Cazul reaciei pozitive

A > o ; < 0 AA < o ; > 0 1 - A A - pozitiv;

n cazul reaciei pozitive amplificarea cu reacie este mai mare dect amplificarea frreacie.

21

1A

Xo

1A

Xo(1 - A)

A

1 - A

+

-

R2R1

uiXo

XrXo

R2R1 + R2

1Xo

R2R1 + R2

A < 0negativ

A < 0 Ar = (5)

A < 0pozitiv

A > 0 Ar = (6)


22/44

Ar > A ;f.1.3. Cazul frecvenelor nafara limitelor benzii de trecere

n aceast situaie, mrimile cu care operm sunt complexe (fazori).A(j)

(j)Ar(j) - intervin capaciti.

Ar(j) = (1)

n aceste condiii exist o pulsaie, un , pentru care numitorul 1 (j)A(j) este egalcu 0, adic A(j)(j) = 1 (2)

|A(j)| = A - modul;arg(A(j) = A - faz;

|(j)| = ;arg((j) =

Cu aceste notaii, relaia 2 este echivalent cu dou relaii n real i anume :|A(j)| |(j)| = 1 (3)A + = 360 sau 0 (fr defazaj) (4).

Dac este satisfcut condiia 2, atunci amplificarea cu reacie tinde sau devine egal cu, fapt ce echivaleaz cu aceea c amplificatorul se transform n oscilator.

22

A(j)1 (j)A(j)

A(j)

(j)


23/44

CURS 6

14 Nov 2008

f.2. Condiii de apariie a oscilaiilor

Condiiile de oscilaie pleac de la relaia cunoscut A(j) (j) = 1 (1)

Aceast condiie scris n complex echivaleaz cu dou condiii n real i anumecondiiile : (2) - |A(j)| |(j)| = 1 - condiie de amplitudine;

(3) - A + = 360 sau 0 - condiie de faz.

Observaie :1. Condiia de faz (3) poate fi interpretat n modul urmtor :

A

A

Din cele prezentate rezult c condiia (3) impune, pentru apariia oscilaiilor, ca reacias fie pozitiv.

2. Pentru apariia oscilaiilor se necesit totodat, pe lng existena unei reacii pozitive,

s fie satisfcut i condiia de amplitudine (2).

|A(j)| = (2)

Condiia 2 poate fi interpretat i n sensul c ctigul amplificatorului |A(j)| scompenseze atenuarea circuitului de reacie 1/|(j)|.De fapt condiia 2, respectiv 2, este o condiie de meninere a oscilaiilor. Pentru apariiaoscilaiilor se impune ns satisfacerea condiiei : |A(j)||(j)| > 1 (2), adic nprocesul de amorsare a oscilaiilor, amplificarea trebuie s fie mai mare dect atenuareacircuitului de reacie.

n procesul de amorsare a oscilaiilor, amplitudinea acestora crete cnd

amplificatorul intr n limitare. Acest lucru echivaleaz cu faptul c amplificarea scade.Aceast scdere a amplificrii are loc pn cnd este satisfcut riguros condiia (2) deamplitudine.

3. Oscilaiile care apar n condiiile discutate mai sus vor avea o singur frecven pentrucare sunt satisfcute simultan condiiile de faz i respectiv de amplitudine. Prin urmare,oscilaiile generate vor avea o singur component armonic i deci vor fi oscilaiisinusoidale.

23

1|(j)|


24/44

4. n cazul amplificatoarelor cu reacie negativ se introduce pe bucl un defazaj deprincipiu de 180.A + = 180 reacie negativ.n cazul amplificatoarelor cu reacie negativ se poate ntmpla ca pentru o anumitfrecven s se introduc un defazaj suplimentar astfel nct s rezulte o reacie pozitiv.

180 + s = 0 reacie pozitiv (s - suplimentar).Dac totodat sunt satisfcute i condiiile 2, 2, adic |A(j)||(j)| 1, atunciamplificatorul cu reacie negativ se transform n oscilator.

f.3. Efectele reaciei negative

1. Insensibilizarea valorii amplificrii cu reacieVom considera n cele ce urmeaz, pentru simplitate, c mrimile A i sunt valori reale.

Ar = (1)

Dac A are o variaie A, ne intereseaz ce se ntmpl cu valoarea amplificrii cureacie Ar.

= =

Ar = A

= = = =

Ar =

1 A = 1 A = 104

Deoarece mrimea 1 A este n situaiile practice foarte mare, rezult creacia negativ insensibilizeaz ctigul amplificatorului cu reacie la variaiileamplificrii fr reacie. Mai mult dect att, deoarece n cazul reaciei negative A < 0,nseamn c de fapt :

= 1 + |A| >> 1

nseamn c |A| >> 1; l putem neglija pe 1 = |A|

Ar = (1)

|A| = |||A|

24

A1 - A

dArdA

(1 A) + A(1 A)2

1(1 A)2

1(1 A)2

ArAr

A(1 A)2

1Ar

A(1 A)2

1 A1 A

AA

1 -A(1 A)2

AA

11 - A

A

1 - A AAr

- n 105- 10

AAr

AAr

~

A|A| < 0, A > 0 Ar= = > 0

> 0, A < 0 Ar= - < 0

A||A

1||

1||


25/44

Din relaiile (1) rezult c practic, ctigul amplificatorului cu reacie estedeterminat exclusiv de parametrii circuitului cu reacie. De regul cicuitul de reacie esteo reea rezistiv (divizor rezistiv n cazurile cele mai simple) i prin urmare este raportde rezistene, un raport ce poate fi cunoscut cu foarte mare precizie.

2. Reacia negativ lrgete banda de trecere a amplificatorului

Vom analiza aceast consecin pentru cazul frecvenelor joase, cu toate c acelailucru se ntmpl i n cazul frecvenelor nalte.Pentru simplitatea prezentrii vom considera cea mai simpl funcie rspuns la frecveni anume :

A(j) = A . (1)

i vom considera de asemenea c este real : = real (2)

n diagramele Bode relaia 1 :

+ 20 dB/dec|A(j)|[dB] 20 log |A|

3 dB

20 log |Ar|

(log )jr = j =

Ar(j) =

A Ar(j) = = A = AjT =

= = Ar (3) ; Tr = T(1 A) ;

f.4. Studiul stabilitii amplificatoarelor cu reacie

Din cele prezentate anterior, rezult c exist posibilitatea ca un amplificator cureacie negativ s se transforme pentru o anumit pulsaie , ntr-un circuit cu reacie pozitiv, adic un oscilator. Prezint prin urmare interes, problema stabilitiiamplificatorului cu reacie, adic n ce condiii reacia negativ de la un amplificator cureacie cu funcionare stabil, se transform n reacie pozitiv, situaie n careamplificatorul devine oscilator.

25

jT1 + jT

1Tr

1T

A(j)

1 - A(j)

jT1 + jT

1 - A(j)

jT1 + jT

1 - A

1jT

1 + jT

11 + jT - AjT

A1 - A

jT(1 - A)1 + jT(1 - A)

jTr1 + jTr


26/44

Exist mai multe metode de abordare a unui asemenea studiu, iar n cele ceurmeaz vom utiliza metoda cea mai simpl i cu cea mai larg aplicabilitate practic ianume metoda caracteristicilor de frecven.

CURS 7

20 Nov 2008

Condiiile de apariie a oscilaiilor sunt :- condiia de amplitudine : |A(j)||(j)| 1 ;- condiia de faz : A + = 0 (360) ; (reacie pozitiv).

n cazul amplificatoarelor cu reacie negativ se introduce voit un defazaj de 180.Prin urmare A + = 180.Dac ns pentru o anumit pulsaie apare un defazaj suplimentar, astfel nct 180 + s(suplimentar) = 0 sau 360, reacia negativ se transform n reacie pozitiv i prin

urmare pot aprea oscilaii. n consecin, condiia de apariie a oscilaiilor n cazul unuiamplificator cu reacie negativ este o dat : s = 180 (condiia de reacie pozitiv) i |A(j||(j)| 1 (condiia de amplitudine).

A(j) (j) = W(j) transmisie pe bucl.

condiii;

(1) (2)

Studiul stabilitii se face n continuare pornind de la relaiile 1 i 2 pe care le vom

reprezenta grafic.|W(j)|[dB] 2

1

(log )

s(log )

s

(log )

26

|W(j)| 1; s = 180

42

34

-

--

-

* |W(j*)| < 1

|W(j)|

|W(j**)|


27/44

n cazul 1 din figur, |W(j*)| < 1 i prin urmare nu este ndeplinit condiia deamplitudine, n consecin nu pot aprea oscilaii. Prin urmare, amplificatorul este stabil.

n cazul 2 , amplificatorul este instabil.Metoda prezentat este relativ simpl i relativ uor aplicabil deoarece mrimile |W(j)|i s pot fi determinate cu uurin experimental.

Exemplu de montaj experimental :- msurm defazajele la intrare i ieire

AA

rupem bucla A(j)(j) = W(j)

f.4.1. Cazul reaciei negative cu realDei metoda de analiz prezentat anterior este relativ lesne de aplicat, aceasta

implic determinarea experimental a funciei W(j). O simplificare considerabil aanalizei stabilitii apare n cazul amplificatoarelor cu reacie negativ pentru caremrimea este real (cazul cel mai frecvent ntlnit n practic).ntr-un asemenea caz, problema analizei stabilitii se reduce la urmtoarele :

20 log|W(j)| = 20 log(|A(j)||(j)|) = 20 log(|A(j)|||) = 20 log|A(j)| + 20 log|| =

= 20 log|A(j)| - 20 log = 20 log|A(j)| - Ar [dB];

= Ar - cunoscut din catalog

n consecin se evit necesitatea determinrii experimentale a funciei W(j).

Aplicarea metodei :|A(j)|[dB]

Din catalog- 180

|Ar|

|Ar|

1 2 * 3 (log 0)

27

1||

- 45

- 135

- 225

- 20 dB/dec

- 40 dB/dec

- 60 dB/dec


28/44

|W(j)| = |A(j)| - Arn situaia din figur amplificatorul cu reacie este instabil. Se obine un

comportament stabil pentru o amplificare cu reacie de valoare mai mare.

Observaie :

Tendina de instabilitate se manifest la valori sczute ale amplificrii cu reacie. Deaceea n catalog se precizeaz uneori c amplificatorul este stabil pn la amplificri cureacie de valoare unitar.

f.4.2. Compensarea (corecia) amplificatoarelor cu reacie

Se nelege prin compensarea unui amplificator cu reacie o procedur prin care semodific voit caracteristicile de frecven ale amplificatorului fr reacie, astfel nctamplificatorul cu reacie s devin stabil pentru o amplificare cu reacie de valoareimpus.

Exist mai multe metode de corecie sau de compensare, dintre care cea mai simpl estemetoda de corecie cu pol dominant.

f.4.2.1. Corecia cu pol dominant

Vom presupune urmtoarea funcie rspuns la frecven a amplificatorului :

A(j) = A (1)

Avem trei poli cu pulsaiile 1, 2 i 3. Prezena a trei poli n funcia (1) poate

sigur conduce la instabilitate. Metoda const n introducerea forat n funcia rspuns lafrecven (1) a unui pol dominant, astfel nct pulsaia corespunztoare :d


29/44

Pentru Ar amplificatorul este instabil.

Observaie :

Din figur rezult c se obine o funcionare stabil n situaia n care d (dominant) este

de valori mici. n aceast situaie ns, rezult o limitare drastic a benzii de trecere lafrecvene nalte. De altfel, nsi metoda de corecie cu pol dominant prezint cadezavantaj faptul c reduce limita superioar a benzii de trecere.

Implementarea metodei

Metoda de corecie cu pol dominant se realizeaz practic prin conectarea unuicondensator ntre punctul de legtur dintre dou etaje succesive i mas.

En En+1 E etaj (un amplificator are mai multe etaje);

COMP born de compensare;

Cc copacitate de compensare.

Se poate demonstra c prezena capacitii de compensare Cc introduce un polsuplimentar n funcia rspuns la frecven a amplificatorului. Valoarea pulsaiei depindede valoarea capacitii Cc.

29


30/44

CURS 8

4 Dec 2008

Cap. 2. CIRCUITE INTEGRATE DIGITALE

a. Familii de circuite integrate digitale

T.T.L. tranzistor-tranzistor-logic : nu se utilizeaz actualmente datoritdezavantajelor : - consum ridicat de la sursa de alimentare;

- sensibile la variaiile tensiunii de alimentare.E.C.L. circuite logice cuplate prin emitor. Avantaje : timpi de comutare mai

mici, zeci sute de ns (10-9s). Actualmente nu se utilizeaz.CMOS includ tranzistoare complementare cu canal P i canal N.

Avantaje : - densitate mare de integrare;tehnologie simpl, deci costuri reduse;

- putere consumat redus de la sursa de alimentare (practic nul n regimstatic);

rezisten de intrare foarte mare (tipic pentru tranzistoarele MOS);accept tensiuni de alimentare ntr-o scar relativ larg : 1,8 18V;

- datorit rezistenei de intrare foarte mici i a unui curent de ieire relativmare, se asigur un factor de branament ridicat.

a.1. Serii de circuite CMOS

Circuitele CMOS au inclus n timp mai multe serii :

- seria 4000 : cu aplicaii n domeniul industrial datorit unor tensiuni dealimentare relativ ridicate i a unei margini de zgomot foarte mare.

- seria 74HC, 74HCT : circuite MOS rapide iar seria HCT are la ieireniveluri logice compatibile T.T.L.T.T.L. : 0 0 0,8V

1 2 2,4V- seria 74AHC, 74AHCE performane superioare fa de HC (timpi de

comutare mai mici i cureni de ieire mai mari).

Observie :ntre cele trei serii de circuite menionate nu exist diferene structurale de principiu.

a.2. Inversorul CMOS

Inversorul CMOS este un circuit fundamental, utilizat n toate structurile decircuite integrate MOS. Acesta include ca elemente de baz doi tranzistori CMOS : unulcu canal n i cellalt p.

30


31/44

Caracteristica de transfer:iD iD

up uGS -up uGS

up tensiune de programare;

Observaie:

La aceeai geometrie, cele dou tipuri de tranzistoare prezint parametri diferii.Tranzistorul cu canal n este superior tranzistorului cu canal p din punct de vedere alfrecvenei de comutare care este mai mare, al tensiunii de programare care este mairedus i al rezistenei D-S care de asemenea este de valoare mai mic.

a.2.1. Schema inversorului CMOS

Circuitele R1D1 i R2D2 sunt circuite care protejeaz intrarea tranzistorului MOS la supra

tensiuni electrostatice. R2 rezisten distributiv.

Caracteristica de transfer : uo = f(ui);

T1 ui = uGS1 ;T2 ui = uGS2 + (+ED) ;

31

G G

D D

S S

Canal n, indusuDS > 0

Canal puDS < 0

uGS uGS

+

+

-

-

uGS1

uGS2

T1

T2D1

D2

R1 R2

+ED

0

ui uo

0 logic

0 logic1 logic

1 logic


32/44

iD iD2 = f(ui) T1iD1 = f(ui) T2

uo

n intervalul n care conduc ambele tranzistoare inversorul scurtcircuiteaz practic sursade alimentare, la mas. n consecin, consumul de la sursa de alimentare se realizeazexclusiv pe durata comutrii circuitului, cnd conduc ambele tranzistoare. n rest,consumul este practic nul pentru c tranzistoarele sunt pe rnd blocate.

Simbol :

a.2.2. Analiza funcionrii n regim dinamic

Funcionarea inversorului n regim dinamic este determinat de prezenacapacitilor la intrarea acestora. Aceste capaciti pot fi echivalate prin capacitate Cp(parazit).

Cp = Co + Ccon + Cin

Co capacitate proprie;Ccon capacitatea conductorului (firului);Cin capaciti de intrare (mai multe).

Puterea absorbit de la sursa de alimentare : Pd = Pd1 + Pd2Pd1 puterea consumat de la sursa de alimentare n intervalul de conducie simultan;Pd2 puterea disipat pe rezistenele de conducie ale celor dou tranzistoare, ca urmare acurenilor ce circul prin aceste tranzistoare, determinai de prezena capacitii Cp.

32

+EDui

ui

Conduce T2 Conduce T1

Conduce T1 si T20.3(+ED) 0.7(+ED)

+ED

up

N

n = 1


33/44

Pd1 = +ED2 iT1T2(t)dt (1) f =ui

tf

iT1T2

T

Conform relaiei (1), se poate afirma c puterea consumat datorit conduciei simultane(Pd1) este cu att mai nsemnat cu ct frecvena de comutare este mai mare.

33

1T

tf

0

1T

t

t


34/44

CURS 9

11 Dec 2008

a.3. Factorul de branament

Este un parametru ce caracterizeaz circuitele integrate digitale i care indicnumrul de intrri ce pot fi comandate simultan de la o singur ieire.Avnd n vedere curenii de ieire relativ mari (zeci de miliamperi) i curentul de intrarefoarte mic (A), rezult c aparent factorul de branament este foarte ridicat. n realitateacest lucru este adevrat numai n regim static deoarece n regim dinamic cnd circuitulcomut, curenii de ieire trebuie s asigure ncrcarea respectiv descrcarea capacitilorprezente sau conectate la ieirea acestuia.n consecin, factorul de branament real este mult mai mic i depinde de fapt de vitezala care trebuie s comute circuitul.

b. Alte circuite elementare CMOSb.1. Circuitul i nu

Tabelul de adevr : A B Y Simbol :0 0 10 1 11 0 11 1 0 A, B : intrri; Y : ieire;

Schema circuitului :

+ED

Y = ABA

B

T1A, T1B cu canal p; T2A, T2B cu canal n.

Cazul A = 1 i B = 1 implic : T1A, T1B conduc i n acelai timp T2A, T2B sunt blocate.Pentru restul combinaiilor : T1A sau T1B sau T1A i T1B sunt blocate iar T2A sau T2Bsau T2A i T2B conduc.

34

T2A T2B

T1A

T1B

p

n

uo


35/44

b.2. Circuitul sau nu

Tabelul de adevr : A B Y Simbol :0 0 10 1 0

1 0 01 1 0 A, B : intrri; Y : ieire;

Schema circuitului :+ED

A

B

Pentru A = 0 i B = 0 rezult Y = 1.Pentru restul situaiilor : T1A sau T1B sau T1A i T1B conduc, n acelai timp T2A sauT2B sau T2A i T2B sunt blocate. Rezult Y = 0.

c. Reguli de utilizare a circuitelor CMOS

1. Nici o intrare de CMOS nu se las neconectat. Acest lucru este necesar pentrua evita comanda acestor circuite cu tensiuni perturbatoare induse de reeaua de curentalternativ, fapt care duce la creterea consumului de la sursa de alimentare.Intrrile neutilizate se pot lega fie la mas, fie la sursa de alimentare, fie la alte intrrifolosite. Ultima variant prezint dezavantajul creterii capacitii de intrare a circuituluii deci o scdere a performanelor(crete durata fronturilor).

2. Trebuie evitat conectarea a dou sau mai multe ieiri de circuite CMOS. Acestlucru se impune deoarece ieirile pot avea niveluri logice diferite. Ieirile pot fi lsate naer (neconectate).

3. n cazul unor scheme mai complexe, n care diferitele circuite se alimenteazde la surse diferite, este important secvena de conectare-deconectare a acestor surse.

220 Vef +ED1 +ED2

G I generator de impulsuri;

C L circuir logic.

35

T2A

T2B

T1A T1B

p

n

uoY

G I

C L 1

C L 2


36/44

Prima dat se alimenteaz CL2, urmeaz CL1, iar la final GI.La deconectare se procedeaz invers : GI, CL1, CL2.Deci la conectare secvena este : +ED2 +ED1 220 Vef;La deconectare secvena este exact n ordine invers.

d. Circuite logice cu trei striAceste circuite ofer la ieire pe lng cele dou niveluri logice tipice, 0 logic i

1 logic i o stare de nalt impedan numit starea a treia uneori, sau stare de naltimpedan (high Z).Asemenea circuite sunt utile atunci cnd se necesit conectarea mai multor ieiri la omagistral. De fapt, n orice moment numai o singur ieire va fi activ, toate celelalteieiri fiind trecute n starea de nalt impedan.Se evit n acest fel apariia aa numitului conflict de magistral.

Mod de simbolizare :

A Y = A

ENTrebuie s aib o intrare de comand : EN (enable).

Schema :+ED

EN

A Y

z nalt impedan

Dac EN = 0 TZ 1, TZ 2 conduc echivalent cu funcionare normal.Dac EN = 1 TZ 1, TZ 2 blocate, ceea ce implic starea de nalt impedan la ieire(pur i simplu izolm ieirea).

36

T2

TZ 2

T1

TZ 1


37/44

CURS 10

15 Ian 2009

e. MEMORII SEMICONDUCTOARE

Memoriile semiconductoare sunt circuite integrate pe scar larg destinatenmagazinrii unei cantiti ct mai mari de informaie numeric.

e.1. Clasificare

Memorii ROM memorii numai cu citire, nscrierea fiind fcut de ctrefabricant; Memorii PROM memorii programabile dar numai cu citire. Programarea o

poate face utilizatorul; Memorii RAM memorii cu acces aleator. Pot fi citite i nscrise n timpulutilizrii. RAM-ul este o memorie volatil.

e.1.1. Memoriile PROM

EPROM memorii al cror coninut poate fi ters (cu ultraviolete); OTPROM one time programable read only memory, memorii care se potprograma dar nu se pot terge (se pot programa o singur dat); EEPROM electrical eraseable PROM, memorii programabile dar cutergere pe cale electric. O variant mbuntit de EEPROM este memoria

FLASH.

e.1.2. Memorii RAM

Se realizeaz n general cu circuite basculante bistabile, cte un bistabil pentrufiecare bit. O structur tipic de memorie RAM se prezint ca n figura de mai jos:

MD

MA

RD

W

CS

37

RAM64 Ko

D7Do

A15..Ao


38/44

MD magistral de date;MA magistral de adrese, unidirecional, n funcie de capacitate poate fi de exemplude 64 bii : 216 64 Ko. 1 Ko nseamn 1024 octei (adrese);

RD read activ jos;W write activ jos;CS cip select activ jos (selecteaz cipul).

Parametri:- Timpul de acces - reprezint intervalul de timp dintre

momentul aplicrii adresei i momentul cnd se obindatele stabile pe magistrala de date. Valori tipice foartemici (zeci de nanosecunde);

- Capacitatea memoriei este dat de numrul maxim de cuvinte ce pot fi memorate:- la memoria flash n mod obinuit 1 Go;

- la microcontrollere sute de Ko;- memoria RAM 512 Mo.

e.1.3. Memorii ROM

Actualmente se realizeaz cu tranzistoare MOS (tehnologie MOS), deoareceacestea permit o densitate mai ridicat de integrare i prin urmare o capacitate mai marede memorare. Pe de alt parte, memoriile ROM cu tranzistoare MOS pot fi programatemai uor.

Exemplu de memorie EPROM:

Generator de curent constant (cu canal p)

+ED

Lc(linie cuvnt)

T3 T2 T1 T0canal nD3 D2 D1 D0 (4 bii)

Tranzistoarele T0, T1, T2 i T3 sunt tranzistoare MOS speciale, aa numite cu poartflotant. Structura acestor tranzistoare este urmtoarea:

D (dren)

38

doar unul poate fi activ;


39/44

G (gril)

S (surs)

39

PF (poart flotant)


40/44

Caracteristica de transfer a unui asemenea tranzistor depinde de faptul c poartaflotant este ncrcat cu sarcin, respectiv descrcat.

iD PF nencrcat PF - ncrcat

0 1 1

uP1 uP2 uGS

tensiune de prag

Pentru citire Lc trece pe 1 logic.Pe baza caracteristicilor de transfer prezentate mai sus se poate afirma c, n cazul

tranzistoarelor cu PF nencrcat, n modul respectiv se va memora 0 logic n timp ce

n cazul tranzistoarelor cu PF ncrcat va fi memorat 1 logic.Starea de ncrcare respectiv nencrcare a PF se realizeaz n procesul deprogramare a memoriei EPROM, aplicnd impulsuri corespunztoare ntre gril i dren.tergerea se poate face fie cu radiaii ultraviolete, fie pe cale electric cu impulsuriaplicate de asemenea ntre gril i dren.Procesul de programere poate fi reluat de circa 10 5 ori iar durata de retenie este de circa10 ani.

e.1.4. Memorii RAM

Memoriile RAM pot fi clasificate n:

- memorii RAM statice : SRAM;- memorii RAM dinamice: DRAM.

Memoriile RAM dinamice (DRAM) prezint avantajul unei capaciti foarte maride memorare, n schimb utilizarea lor este ceva mai complicat, deoarece informaia estememorat prin sarcina cu care este ncrcat o mic capacitate (asemntor cu cele spusela EPROM). Diferena fa de EPROM este legat de faptul c, coninutul memorieitrebuie periodic refresh-at (remprosptat), lucru care se realizeaz cu circuite specialepentru acest scop.

Memoriile RAM statice (SRAM) utilizeaz cte un circuit basculant bistabil

pentru memorarea fiecrui bit. Prezint deci o funcionare mult mai simpl, n schimbcapacitatea de memorare este considerabil mai redus.

Dup modul de selecie a locaiei avem memorii cu selecie liniar (mai muli biipe cuvnt) i respectiv selecie prin coinciden (cazul memoriilor cu un singur bit pecuvnt).

40


41/44

Selecie liniar :

bit linii cuvntA0

ieiri(2n linii)

An 1

linii bit W - word

DCD circuit de decodificare.Se citesc mai muli bii pe o linie cuvnt.

Selecia prin coinciden:A2 A3

A0

A1

bit

La un moment dat sunt active doar dou linii de ieire, una x, una y i se citete bitul de laintersecia lor.

Exemplu de memorie SRAM:

Ne vom referi la o memorie SRAM realist, cu bistabile.Terminalele unei asemenea memorii sunt urmtoarele:

- magistrala de adrese : An 1 - - - - - - - - - - - - A0;

- date de ieire : Dko - - - - - - - - - - - - - - - - - - D 0o;- CS : c ip select;- OE : output enable semnal de validare ieire;- R/W : read sau write.

Celula de memorie pentru un bit este un bistabil D.

41

DCD

W0

Wm - 1

DCD

X

D C D Y

W0xW1x

W2x

W3x

W0yW1yW2yW3y


42/44

Structura este urmtoarea:

Wi Di LC(activ pe 0) (OE)

R/W Do

C (clock) Bistabil D Circuit cu 3 stri

CURS 11

22 Ian 2009EXEMPLU DE MEMORIE SRAM

Terminalele:- An 1 - - - - - - - - - - - A0 adrese;- Dok - 1 - - - - - - - - - - Do0 date ieire (o output); o singur magistral- Dik 1 - - - - - - - - - - Di0 date intrare (i - input); bidirecional- CS selecie capsul (cip select);- OE output enable semnal de validare ieire;

- R/W selecie operaie (scriere sau citire).

Structura circuitului aferent unui bit :

LC linie cuvnt(activ jos)

Di

R/W Do

0 - citire1 - nscriere buffer (cu 3 stri)

Pentru a efectua o operaie trebuie activat LC, de exemplu LC = 0.La intrarea C 0 nseamn citire iar 1 nseamn nscriere.

LC = 0 LC = 0

42

D QC

(CS)

D

QC

SEL

citire nscriere


43/44

R/W = 1 R/W = 0

43


44/44

O asemenea celul pentru un bit va avea urmtoarea structur:

SEL (activ jos)

IN OUT

R/W

Pentru mai muli bii:

Di1 Di0

A0

A1

R/W

Do1 Do0

DCD

W0

W1

W2

W3

4 linii cuvnt

CS

OE

Date post:	06-Apr-2018
Category:	Documents
Upload:	ecoluminita
View:	267 times
Download:	4 times

Curs Circuite Integrate

Documents