Digitalna mikroelektronika

Z. Prijic

Elektronski fakultet NišKatedra za mikroelektroniku

Predavanja 2007.

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Deo I

Osnovna logicka kola

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Osnovna logicka kola

1 Logicki nivoi i talasni oblici

2 InvertorI i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Logicki nivoi

Osnovna karakteristika digitalnih mikroelektronskih kola sulogicki nivoi signala koji se pojavljuju na njihovim ulazima iizlazima. Binarna logika podrazumeva dva stanja koja senazivaju logickom jedinicom i logickom nulom. U elektricnomsmislu, to znaci da se na ulazu/izlazu kola mogu pojaviti samodva signala, odnosno dva naponska nivoa. Naponski nivo kojiodgovara logickoj nuli naziva se nizak naponski nivo VL, a onajkoji odgovara logickoj jedinici visok naponski nivo VH.

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Logicki nivoi

VH

max

min

min

max

VL

V

Logička jedinica

Logička nula

Nedefinisano stanje

HIGH

LOW

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Logicki nivoiImpulsna pobuda kola

v

t

LOW

HIGH

LOW

HIGH

Pozitivan impuls Negativan impuls

VH

VL

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Logicki nivoiPrednja i zadnja ivica

v

t

VH

VL

tr

tf

tW

90%

50%

10%

tr je vreme porasta prednje ivicetf je vreme opadanja zadnje ivice

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Logicki nivoiRealni impuls

v

t

VH

VL

premašenje

podbačaj

nagib

prigušenje

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Talasni obliciPovorka periodicnih impulsa

v

t

VH

VL

T

tW

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

Talasni obliciPovorka neperiodicnih impulsa

v

t

VH

VL

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

InvertorTablica istinitosti i logicka funkcija

A X0 11 0

LOW

HIGH

LOW

HIGH

X = A (1)

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

InvertorPrenosna karakteristika

vO

VOH

VOL

vI

VIL

VOH

VIH

VOL

NML

NMH

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

InvertorMargine šuma

NMH = VOH − VIH

NML = VIL − VOL(2)

Margine šuma odreduju granice tolerancije invertora napromene nivoa ulaznog signala, što znaci da je:

VOL – Napon koji definiše stanje logicke nule na izlazu;VOH – Napon koji definiše stanje logicke jedinice na

izlazu;VIL – Najviši napon za koji je ulaz u stanju logicke nule;VIH – Najniži napon za koji je ulaz u stanju logicke

jedinice.

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

InvertorPrenosna karakteristika idealnog invertora

vO

VOH

VOL

vI

VIL= V

OHVIH

VOL

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

InvertorPropagaciono kašnjenje

vi

vo

t

t

50%

90%

10%

50%

90%

10%

tr

tf

VIL

VIH

VOH

VOL

tTHL t

TLH

tPHL

tPLH

VM

VM

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

InvertorDisipacija snage

Predstavlja proizvod izmedu vrednosti napona napajanja VDD isrednje vrednosti struje koja protice kroz kolo:

PD = VDD

(IDL + IDH

2

)(3)

pri cemu su IDL i IDH struje kada se izlaz invertora nalazi ustanju logicke nule i jedinice, respektivno.Proizvod izmedu propagacionog kašnjenja i disipacije snageSPP (speed-power product) odreduje performanse logickogkola:

SPP = tPPD (4)

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

Sadržaj

1 Logicki nivoi i talasni oblici

2 InvertorI i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

I koloTablica istinitosti i logicka funkcija

A B X0 0 01 0 00 1 01 1 1

A

B

X

A

B

X

X = AB (5)

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

Sadržaj

1 Logicki nivoi i talasni oblici

2 InvertorI i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

ILI koloTablica istinitosti i logicka funkcija

A B X0 0 01 0 10 1 11 1 1

A

B

X

A

B

X

X = A + B (6)

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

Sadržaj

1 Logicki nivoi i talasni oblici

2 InvertorI i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika

Logicki nivoi i talasni obliciInvertor

I i NI koloILI i NILI koloIskljucivo ILI i iskljucivo NILI kolo

Iskljucivo ILI koloTablica istinitosti

A B X0 0 01 0 10 1 11 1 0

A

B

X

A

B

X

Z. Prijic Digitalna mikroelektronika