Seri olarak neden iki NOT geçidi yok?


28

Projem için uygun olup olmadığını görmek için son zamanlarda 74HC139 IC için veri sayfalarına baktım ve beni biraz tuhaf gösteren aşağıdaki mantık şemasına rastladım:

şematik

bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik

Yn girişlerinin her biri için, üçlü giriş NAND geçidinden sonra iki NOT geçidi yoktur; Basit bir mantıksal mantık bize söylediği gibi neden gerekli olduğunu anlamıyorum:

bir¯¯birbir{DOĞRU,YANLIŞ}

Bu nedenle, çıkıştan önce iki invertör bulunmasının elektronik temelli bir nedeni olduğunu varsayıyorum. Önceden ters tampon denen kapıları duymadım ve bunlar sözde devreyi önce ve sonra izole ettiler, ancak bunun kullanımını anladığımı iddia edemiyorum, bu nedenle herhangi bir aydınlanma için minnettarım!

Yanıtlar:


27

Olası nedenler:

  1. Yük dengeleme
    • A sürücüsünün kullanması için bilinmeyen sayıda fan çıkışı var. Devre içindeki fan çıkışı ve neden olduğu parazitik, belirli devreler için hesaplanabilir, ancak sürücüyü bağlayan diğer devreleri bilmiyoruz. Temel olarak inverterler tampon eşdeğeri olarak kullanılıyor. ve paraziti yönetmeye yardımcı olur.
  2. Zamanlama ve toplam akım
    • Geçiş aksaklığını azaltmak için ikinci durumdaki invertörler daha hızlı bir geçiş anahtarı için boyutlandırılabilir. Bunu yapmak NAND kapılarının girişini aynı anda yapar. Girişler periyodik olarak daha az değişirken, güç tasarrufu sağlanabilir ve geçiş aksaklıkları azaltılabilir.
  3. Sinyal güçlendirme ve güç
    • Diyelim ki VDD = 1.2V, ancak giriş 0.9V. Giriş hala mantıklı bir 1, ancak yavaş geçişe neden olan ve daha fazla güç yakan zayıf olarak kabul edilir. İlk invertörler, geçişleri daha iyi ele almak için boyutlandırılabilir ve voltajı tasarımın geri kalanı için daha öngörülebilir hale getirir.
    • Gerilim alanındaki değişme olasılığı da vardır. Bu durumda birinci durumdaki invertörler bir adım aşağı inebilir, örneğin 2V alana 5V giriş alanı.
  4. Yukarıdakilerin herhangi bir kombinasyonu

Tam cevabınız için teşekkür ederim, ama "parazitik" ile ne demek istiyorsunuz ?
Thomas Russell

2
Paraziter, kapasitanslardan , dirençlerden ve endüktanslardan gelebilir . Amaçlanan tasarımın bir parçası değildir ve neden cihaz / malzeme fiziğidir.
Greg

10

Bir geçidin değişmesi için gereken süre, sürmesi gereken kapasitif yük miktarına, transistörlerin boyutuna ve serideki transistörlerin sayısına bağlıdır. Bir invertör bir NFET (N-kanal Alan Efekt Transistörü) ve bir PFET (P-kanal FET); bir üç girişli NAND geçidi paralel olarak üç PFET'e ve seri olarak üç NFET'e sahiptir. 3 girişli bir NAND geçidinin bir çıkışı bir invertör olabildiğince çabuk alçaltabilmesi için, üç NFET'in her birinin bir invertörün tek NFET'sinden üç kat daha büyük olması gerekir.

Bunun gibi küçük bir yonga için, önemli bir yük sürmesi gereken transistörler, çıkış pinlerine bağlı olanlardır. İnvertörler tarafından yönlendirilen dört çıkış kullanıldığında, dört büyük PFET ve dört büyük NFET'in yanı sıra bir sürü küçük olması gerekir. Biri NFET'lere "1" lik bir alan tahsis ederse, PFET'ler muhtemelen yaklaşık 10'luk bir alana sahip olacaktır (P-kanalı malzemesi N-kanalı kadar iyi çalışmaz), toplamda yaklaşık 10'luk bir alan için çıkışlar doğrudan NAND geçitleri tarafından sürüldü , toplamda yaklaşık 54 alan için on iki büyük PFET (toplam alan 18) ve on iki büyük NFET (toplam alan 36, toplam 54 alan kullanmak) gerekli olacaktı. NAND için ve her biri inverter için 8] devre, büyük transistörler tarafından tüketilen alanı% 44'den daha fazla 44 birim azaltacaktır!

Her ne kadar bir çıkış piminin bir invertör dışındaki bir "mantık geçidi" tarafından doğrudan sürüleceği bazı durumlar olsa da, sürüş çıkışları böyle bir tarzda sürüş, çıkış transistörleri için gereken alanı büyük ölçüde arttırır; bu, örneğin yalnızca bir cihazın iki güç kaynağı girişine sahip olduğu durumlarda genellikle faydalıdır ve yalnızca bir kaynak çalışırken bile çıkışını düşük seviyeye çekmesi gerekir.


7

NAND geçidi bariz şekilde yapılırsa (GND'ye üç paralel transistör ve Vdd'ye üç seri transistör) düşük kaynak kabiliyetine sahip olacak, geçişler keskin olmayacak ve gecikme süresi yük kapasitansına bağlı olacaktır. Tampon eklemek (veya mantığı geri yüklemek için iki tane) tüm bu sorunları giderir.

İşte tipik bir tamponlanmamış inverter (bunun gibi şematik) ...

görüntü tanımını buraya girin

..transfer işlevi (çıkış (satırda (1) gösterilen giriş) gibi görünüyor:

görüntü tanımını buraya girin

Bir tampon ile, çizgi (1) kare şekle çok daha yakın olacaktır. (ikinci satır, çekilen akımdır).


5

Bir çipin mantığını anlatmaya çalışıyorsanız, bu aptalca. Muhtemelen bu şekilde çizilir çünkü dahili olarak bazı tamponlama aşamaları vardır. İç kapılar muhtemelen az sürüş kabiliyetine sahip çok küçüktür. Dışarı çıkan sinyallerin daha fazla akım alabilen ve batan bir tampondan geçmesi gerekir. Her nasılsa, bu uygulama detayı, ait olmadığı yerde, mantıksal tanımlamayı yapmış gibi görünüyor. Serideki iki invertör bir tel ile değiştirilirse, mantık aynı olacaktır. Daha sonra, çıkışlar için genel bir hız ve güncel sürücü belirtimi bulunmalıdır. Daha yavaş ve daha güçlü NAND kapılarını da düşünebilirsiniz.


2
Veri sayfası, "gecikme" birimleri (örneğin, seçimden çıkışa "5 gecikmeler") cinsinden tipik yayılma gecikmesinden bahsediyor. Bunun mantık şemasını böyle çizmelerinin nedeni olduğunu (gecikmelere neyin sebep olduğunu görselleştirmek için) hayal ediyorum.
Shamtam

NAND geçitleri doğrudan çıkışı sürdüyse, yükselen kenar hızının kaç NAND girişinin düşüklüğünden etkilenip etkilenmediğinin makul bir şekilde merak edilebilir. Benzer şekilde, bazı NAND girişleri doğrudan giriş pinlerine bağlanırsa, anahtarlama eşiğinin diğer girişlerin durumlarından etkilenip etkilenmeyeceği makul bir şekilde merak edilebilir. Her giriş beslemesinin bir invertöre ve bir çıkışın bir invertör tarafından beslenmesinin sağlanması, bu tür etkilerin önemli derecede gerçekleşmesi muhtemel olmadığı anlamına gelir.
supercat,

@supe: Veri sayfalarındaki mantık şemalarının yonga üzerinde tam olarak mantık olmasını beklemiyorum, sadece bana çipin ne yaptığını kavramsal olarak göstermesi için. Birçok veri sayfası bile ortaya çıkıyor ve bunu söylüyor. Bir veri sayfası açıkça aksi belirtilmediği sürece, benim varsaydığım şey budur ve bu nedenle, veri sayfasındaki sayıların ötesinde hız, sürücü seviyesi ve benzerleri hakkında herhangi bir varsayımda bulunmazsınız.
Olin Lathrop

3

Bu yapılacak anlamsız bir şey gibi görünse de, pratik bir uygulaması var. Bu zayıf çıkış sinyalini artıracaktır. Seviye değişmez, ancak nihai invertörün tam akım kaynağı veya batarya özellikleri gerektiğinde bir yük direnci sağlamak için kullanılabilir


3

Geçmişte, böyle bir düzenleme bir gecikme için kullanılmıştır.


6
Gönderdiğiniz içgörü yararlıdır. Aynı zamanda, bunun gibi kısa bir mesaj cevaptan daha iyi bir yorum olarak işe yarayacaktır.
Nick Alexeev
Sitemizi kullandığınızda şunları okuyup anladığınızı kabul etmiş olursunuz: Çerez Politikası ve Gizlilik Politikası.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.