Quando NON utilizzare i driver Totem Pole?
Risposte:
Quando non usare i totem:
- Non è possibile utilizzare totem per gli AND cablati (spesso chiamati OR cablati, ma molto spesso sono AND). Se un'uscita è alta e l'altra bassa, si ottiene un corto. Utilizzare sempre driver open collector / open drain per AND cablato.
- I totem TTL sono altamente asimmetrici: difficilmente possono generare corrente, in genere 0,4 mA contro 16 mA durante l'affondamento. Quindi non usarli quando hai bisogno sia di source che di affondamento di corrente. I totem CMOS sono più simmetrici e non ne soffrono.
Sommario:*
Un driver o un'uscita totem pole è veloce e relativamente "potente" quando si commuta in entrambe le direzioni rispetto agli stadi resistivi passivi o agli stadi caricati di source o open collector.
Una disposizione di totem non è adatta per il parallelismo con altri subacquei per realizzare stadi "cablati OR", il che può essere utile in alcune applicazioni.
Un driver per totem commuta "tra le sue rotaie di alimentazione", quindi non può guidare carichi collegati ad un'estremità a tensioni esterne alle rotaie di alimentazione, come è richiesto in alcune applicazioni.
* - I punti in questo sommario sono già trattati di seguito. Niente di nuovo aggiunto.
Un driver per totem o uno stadio di uscita è un termine generico usato per indicare che l'uscita è guidata attivamente sia in direzione alta che bassa.
Un'uscita del totem può essere una "coppia complementare" NPN / PNP o N Channel / P Channel o, come nel caso di molti dispositivi logici TTL, due dispositivi della stessa polarità sovrapposti uno sopra l'altro. Questa disposizione è diventata così comune che è spesso ciò che è previsto quando si usa il termine "totem", anche se una coppia complementare può servire agli stessi scopi. Il termine era originariamente utilizzato nei progetti di valvole termioniche pre-transistor in cui due stadi erano disposti in serie nello stesso modo. Poiché non esiste una valvola equivalente a un transistor PNP, non era possibile progettare coppie complementari.
Vedere lo schema seguente: uscita totem-pole classica con driver della stessa polarità in alto e in basso. Questo è di solito ciò che è implicito nel termine.
Vedi diagramma sotto - due per il prezzo di uno. Q1 e Q4 sono un classico totem pole driver. Q2 e Q3 formano una coppia di uscite push-pull complementari - meno comunemente implicate nella terminologia del totm pole.
Le alternative a uno stadio totem sono:
Un pullup passivo (o pulldown) in cui un resistore viene utilizzato per fornire azionamento in una direzione e viene "tirato" nell'altra direzione da un dispositivo attivo.
Un'unità "open collector" in cui è presente un dispositivo attivo che "tira" in una direzione e nulla che tira nell'altra. Ciò consente agli utenti di aggiungere il proprio "pullup" che è il "carico per il driver attivo, e / o di collegare un numero di tali fasi in parallelo con un singolo carico condiviso da tutti.
Pullup sorgente corrente. È come usare un pullup resistivo passivo ma ha caratteristiche alquanto diverse.
Un totem
Fornisce una guida attiva, così controllata e potenzialmente di alto livello e veloce in entrambe le direzioni.
Deve essere progettato per evitare una corrente di "sparo" eccessiva (o qualsiasi) quando entrambi i driver sono accesi contemporaneamente. Se questo è un problema dipende molto dall'applicazione e dal design.
È "sempre attivo" o sollevando o tirando giù o un po 'di entrambi.
Commuta tra le guide di alimentazione del chip (ad esempio Vdd e terra) in modo da non consentire la commutazione dei carichi alle tensioni sopra la guida di alimentazione.
Un design non totem di uno dei 3 tipi principali presenta vari pro e contro.
Il totem tende ad essere una commutazione più veloce.
Il totem non è facilmente paragonabile ad altri dispositivi simili per creare arrangiamenti "cablati OR". I driver hi e low si combattono a vicenda. I dispositivi di raccolta Opn fanno un lavoro molto migliore di questo. I dispositivi con R interni o fonti attuali possono essere combinati con limitazioni.
TP ha potenziali tiri anche se problemi - altri no.
TP è limitato al pilotaggio tra le guide di alimentazione. Il collettore aperto / sorgente di corrente / resistenza consente di commutare una tensione superiore allo stadio IC Vdd.
Il tipo da utilizzare dipende dagli obiettivi di progettazione.
TP è utile per l'uscita singola veloce quando si presta la dovuta attenzione a ciò che accade nella gamma media tra alto e basso.
Il collettore aperto è molto meglio per il parallelismo. Il resistore e la sorgente di corrente (con sorgenti o resistore all'interno dell'IC) consentono il parallelismo con i compromessi.
Generalmente uno sguardo a ciò che deve essere realizzato rende la scelta ragionevolmente chiara.
Il punto principale dei driver totem usati nei chip logici TTL originali era usare tutti i transistor NPN, ma fornire comunque almeno un tiro attivo in ciascuna direzione alta e bassa. A causa della differenza nelle mobilità dei portatori N e P, i transistor NPN e PNP non sono mai veramente simmetrici e c'erano vantaggi nell'usare NPN.
Nella logica CMOS, i driver dei canali N e P sono simmetrici e i design dei driver sono veramente complementari (per definizione, poiché è ciò che rappresenta la C in CMOS). Poiché oggigiorno la maggior parte della logica è implementata con FET anziché con transistor bipolari, la vecchia topologia di driver di uscita totem pole della logica TTL è raramente utilizzata.
Qualche altra considerazione sull'uso delle fasi push-pull:
La capacità di ingresso è quella di due transistori, così in tecnologia MOS ad alta velocità si potrebbe desiderare di utilizzare stadi open-drain di dimezzare la capacità di ingresso, o corrente di ingresso per le fasi TTL.
Alcuni bus come I²C utilizzano driver open-collector (open-drain) per consentire a qualsiasi dispositivo di assumere il controllo del bus abbassando la linea. In pratica utilizza il principio dell'OR cablato.
È un effetto secondario, ma con gli stadi push-pull potresti avere un tempo in cui entrambi i transistor stanno conducendo, creando un percorso diretto verso terra. Nei driver resistore-transistor questa corrente sarà limitata dal resistore.