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Caratteristica di trasferimento

La caratteristica di trasferimento è un grafico che mostra la relazione che vi è fra le tensioni d’ingresso e di uscita di una porta. nella figura, ad esempio, è mostrata la curva di trasferimento per una porta NOT che mostra la relazione esistente fra la tensione V_i d’ingresso (riportata sull’asse delle ascisse) e la tensione V_O di uscita.

Su tale curva sono indicati dei valori di tensione la cui conoscenza è fondamentale per poter progettare correttamente circuiti digitali.

Ø V_IHmin è il più piccolo valore della tensione ‘ingresso che viene interpretato correttamente dalla porta come un valore logico 1

Ø V_ILmax è il più grande valore della tensione d’ingresso interpretato correttamente come un valore logico basso

I valori di tensioni d’ingresso compresi fra questi due valori appartengono ad una zona d’indeterminazione che va evitata per ottenere un funzionamento corretto dei circuiti digitali.

Abbiamo poi

Ø V_OHmin che è il minimo valore della tensione sull’uscita a livello logico alto

Ø V_OLmax che è il massimo valore a livello logico basso

Per le varie famiglie logiche i livelli di tensione sono i seguenti

	STD	LS	S	ALS	AS	HC	4000
VIHmin	2.0	2.0	2.0	2.0	2.0	3.5	3.5
VILmax	0.8	0.8	0.8	0.8	0.8	1.5	1.5
VOHmin	2.4	2.7	2.7	2.7	2.7	4.2	4.6
VOLmax	0.4	0.5	0.5	0.5	0.5	0.4	0.4

Questi livelli di tensione sono importanti per stabilire l’immunità al rumore delle porte: occorre ricordare che l’ambiente in cui è immerso il circuito elettronico durante il suo funzionamento è sempre soggetto ad inquinamento elettromagnetico che produce disturbi o rumori elettromagnetici che si sovrappongono in ingresso alla porta ai segnali veri e propri.

Per fare un esempio, se il segnale d’ingresso assume il valore di 0.4volt e vi è un disturbo elettromagnetico di +0.5 volt, essi si sommano e la porta ha in ingresso un segnale complessivo di 0.9 volt (fare attenzione che segnale e disturbo si sommano algebricamente per cui se hanno lo stesso segno si sommano e se hanno segno diverso si sottraggono). Il problema è che il segnale modificato dal rumore può assumere un livello che entra nella fascia di indeterminazione impedendo alla porta di interpretare in maniera corretta il livello logico di ingresso. Supponiamo ora di collegare due porte TTL standard.

Dalla tabella vediamo che

VIHmin

2.0

e

VOHmin

2.4

Ciò vuol dire se il segnale d’ingresso alla porta B si mantiene minore o uguale a 2.0 volt esso viene interpretato correttamente come un valore logico zero. Poiché la massima tensione in uscita dalla porta A è di 2.4 volt, se il rumore si somma ad essa non c’è problema (infatti la tensione salirà ancora di più), mentre se il rumore si sottrae alla V_{IH min} si avrà un problema di interpretazione del livello logico se si scende al disotto dei 2 volt. Abbiamo dunque un margine di sicurezza di NM_H=V_OHmin – V_IHmin= 2.4 – 2.0 = 0.4 volt. Questo margine di sicurezza è detto margine di rumore a livello logico alto e ci dice dunque che disturbi sino a 0.4 volt di ampiezza massima non provocano problemi a livello logico alto. Se passiamo a livello logico basso vediamo che

VILmax

0.8

e

VOLmax

0.4

In questo caso la porta B interpreterà il segnale che si trova sul suo piedino d’ingresso come un livello logico zero se non supera gli 0.8 volt. Poiché la massima tensione in uscita dalla porta A a livello basso è di 0.4 volt, se il rumore non supera gli 0.4 volt tutto va bene e non si entra nella zona di indeterminazione. Anche in questo caso abbiamo un margine di rumore pari a

NM_L=V _ILmax – V_OLmax= 0.8 – 0.4 = 0.4 volt