Software progettazione circuiti integrati TTL e CMOS, Flip Flop, interfacce

In questo software vengono finalmente raccolti in forma organica gli elementi teorici e pratici che a diverso livello risultano indispensabili ai progettisti per lo sviluppo dei sistemi digitali avanzati. Gli argomenti trattati coprono un'ampia gamma di fenomeni con una attenzione sempre finalizzata a proporre informazioni e soluzioni che possano trovare impiego concreto. Sezioni sono dedicate ad ogni specifico tema, si spazia dalla natura metastabile del funzionamento di latch e flip-flop agli inconvenienti che derivano dalle insidie logiche nei circuiti combinazionali, dall'integrità dei segnali alle tecniche che ne consentono il controllo, dal dimensionamento dei componenti di alimentazione al layout delle schede. Nel loro insieme tutte le analisi e descrizioni, arricchite da grafici e schemi di immediata fruizione, sono utilizzabili per rendere la realizzazione di circuiti digitali con dispositivi TTL e CMOS di maggiore livello qualitativo sotto l'aspetto statico quanto dinamico. Gli strumenti messi a disposizione dei progettisti si traducono in regole e criteri che permettono di ottenere sistemi digitali ottimizzati e con una maggiore immunità ai disturbi. 
Le ottanta parti che compongono l'opera offrono una panoramica unica sulla disciplina elettronica in questo settore che non si limita a considerare i dispositivi per la loro funzione logica come porte, flip-flop, decoder o moduli di interfaccia ma che ne estrae le caratteristiche ed il comportamento quali componenti reali nella loro doppia veste di circuiti analogici portati ad ottenere funzioni digitali.

Applicazioni
» Per progettisti, design center, istituti di istruzione secondaria, biblioteche universitarie 

 

Contenuti tecnici nel dettaglio

La metastabilità  » Nel contesto digitale il fenomeno della metastabilità è troppo spesso tenuto in secondo piano. Ritenere infatti i sistemi come soggetti a solo due stati, il classico valore "0" ed "1", porta ad errori nei circuiti che operano memorizzando un dato quali i flip-flop e simili. Le sezioni dedicate a questo argomento illustrano gli aspetti teorici che sono alla base del fenomeno e gli effetti con i quali si manifesta. Segue la descrizione della metodologia che consente di caratterizzare i singoli dispositivi e le soluzioni tecniche per ridurre gli inconvenienti a livello pratico.  Le insidie strutturali  » I circuiti logici con porte discrete, ed in misura meno evidente i circuiti su dispositivi logici programmabili, offrono una ampia flessibilità poiché l'architettura e la medesima funzione operativa sono realizzabili ricorrendo a strutture diverse. Tale libertà di scelta deve essere però accurata per assicurare che vengano evitate alcune insidie. Si sottovaluta a volte che malgrado un circuito sia formalmente corretto, quindi svolge il compito definito, può all'atto pratico generare risposte errate o non controllabili. Le diverse sezioni descrivono problematiche quali i glitches, le insidie statiche, le insidie dinamiche e di tipo logico. Sono quindi fornite soluzioni tecniche appropriate.  I rimbalzi di massa  » I sistemi digitali più avanzati, operanti cioè ad elevate frequenze e su dispositivi a bassa tensione di alimentazione, evidenziano dei problemi di ordine applicativo in misura superiore rispetto le equivalenti reti di precedente generazione che esprimevano caratteristiche più modeste. Si approfondiscono in queste sezioni i problemi originati dal fenomeno dei rimbalzi di massa che potenzialmente sono in grado di degradare la qualità dei segnali digitali. Con l'aiuto di un modello interno ad una porta CMOS viene descritto ed analizzato il comportamento dinamico dei dispositivi ed i parametri che giocano maggior ruolo sotto tale aspetto. Vengono quindi posti all'attenzione gli effetti negativi a livello circuitale e le tecniche di risoluzione.  Gli accoppiamenti distribuiti  » Ogni tratto di collegamento sullo stampato costituisce i nodi ed i rami che realizzano i percorsi descritti nello schema elettrico del circuito. Tale constatazione pur banale pensata in altra prospettiva ci indica che le correnti fluiscono in circoli chiusi e che la corrente di ritorno spesso nascosta dalla simbologia adottata per redigere lo schema elettrico deve sempre essere presa in considerazione quando si analizza un qualsiasi circuito. Queste sezioni pongono l'accento sui loop di massa e la loro indesiderata capacità di corrompere l'integrità di un segnale od alterare il corretto funzionamento del sistema.  I disturbi sull'alimentazione  » Le linee di alimentazione nei sistemi digitali sono i veicoli principali che propagano disturbi ed impulsi spurii tra i circuiti. Comprendere come ciò avviene è quindi prioritario. Sezioni vengono dedicate per due modi distinti nell'analisi del fenomeno. Una descrizione tecnica attuata nel dominio del tempo per meglio evidenziare alcuni aspetti quali il margine di rumore ammesso per le famiglie standard in tecnologia bipolare TTL e CMOS. Una analisi nel dominio della frequenza per rendere quantificabile gli effetti dei componenti, attivi e passivi, nella rete di alimentazione. Modelli circuitali consentono di comprendere il ruolo delle risonanze in alta frequenza che richiedono precise scelte al progettista. Le caratteristiche dei condensatori e dei filtri di alimentazione più adatti a ridurre i disturbi sono l'oggetto della parte conclusiva della trattazione.  I collegamenti ad impedenza non controllata  » Vi sono dei limiti di impiego che permettono di considerare una singola traccia sullo stampato sufficiente per il collegamento affidabile dei segnali. La lunghezza massima di tale collegamento è infatti dettata da precisi criteri che devono pertanto essere tradotti in pratica a partire dai parametri del circuito. Questa sezione propone tali informazioni fornendo esempi e definizioni.  Linee ad impedenza controllata  » Le linee microstrip, il loro dimensionamento ed il circuito equivalente che ne descrive le caratteristiche. Oltre agli aspetti tecnici che contraddistinguono le linee ad impedenza controllata trovano posto sezioni dedicate agli aspetti più pratici quali i parametri che consentono di scegliere il materiale maggiormente adatto per il laminato della scheda e le importanti conseguenze legate al fattore di velocità che incidono a livello di tracciatura sullo stampato.  Linee di ritardo passive  » Le linee di ritardo sono componenti importanti in molti circuiti, servono infatti per definire specifici rapporti temporali tra diversi segnali, sincronizzare linee dati e clock, implementare differenziatori, semplificare l'interfacciamento in sistemi complessi. Queste sezioni descrivono la progettazione di tali blocchi funzionali nella forma più duttile, opportune semplificazioni consentono il dimensionamento di circuiti senza ricorrere a modelli matematici rigorosi ma troppo complessi.  Linee e terminazioni  » Il progetto di un circuito operante con segnali ad alta velocità è dipendente dalle relazioni di tempo che caratterizzano le condizioni logiche e dal layout dello stampato. Che si tratti di piste isolate, bus paralleli, singoli tracciati od altro alle alte frequenze tutti questi devono essere trattati come linee di trasmissione. Queste sezioni, tra le più numerose, sono dedicate ad illustrare il comportamento statico e dinamico che contraddistinguono le linee di collegamento in relazione alle diverse terminazioni che i dispositivi, o le scelte in fase di progettazione, rendono possibili. La gamma di fenomeni e distorsioni che interessano il segnale digitale è quanto mai ampia, per ognuna vengono descritte le caratteristiche fornendo gli strumenti per calcolare i valori di tensione in funzione del tempo. Ogni aspetto è preso in esame, dalla riflessione di un segnale sul carico alla relazione con il coefficiente caratteristico, dalla riflessione multipla di un segnale alla costruzione del diagramma a traliccio che ne estrae graficamente il comportamento, fino alle risposte su linea terminata e non terminata con diverse combinazioni di impedenza. Spazio è inoltre dedicato agli aspetti tecnici legati a parametri quali overshoot, undershoot e ringing ed alla corrispondenza tra forme d'onda ideali e reali. Singole sezioni analizzano la risposta ai segnali su linea terminata con capacità, con reti RC e con reattanze induttive e capacitive. L'ampio uso di grafici e rappresentazioni di forme d'onda permetteranno di riconoscere le firme che contraddistinguono le singole condizioni operative. La parte conclusiva illustra la risposta su linea con capacità distribuita e l'importanza che tale struttura riveste nell'incidere sulla qualità della trasmissione di segnali entro un bus dati.  Schemi di terminazione  » Per garantire l'integrità della forma d'onda o comunque per mantenere sotto controllo i fenomeni di riflessione del segnale è necessario implementare nei circuiti degli schemi che realizzino in pratica il coretto adattamento di impedenze od anche rispondano alle specifiche esigenze dei singoli sistemi. In queste sezioni vengono descritti i diversi metodi che l'utente ha a disposizione nel progettare una rete digitale fornendo vantaggi e svantaggi per ogni soluzione.  Il layout di circuiti complessi  » Il posizionamento dei componenti sulla scheda e la relative tracciatura di collegamento sono lo stadio di sviluppo che più di altri lascia margini di scelta al progettista. Problematiche quali la compatibilità EMI e le interazioni tra parti diverse del circuito, quindi la qualità finale del sistema, possono essere risolte così come accentuate in fase di definizione del layout della scheda. Vengono descritte le linee guida da prendere in considerazione per ottimizzare la realizzazione di sistemi digitali di media ed elevata complessità con particolare attenzione alla rete di alimentazione. Una sezione è inoltre dedicata per descrivere la metodologia che consente di calcolare il migliore valore per il condensatore di by-pass da affiancare ad ogni dispositivo digitale.  Note sui generatori di clock  » Realizzare un oscillatore a quarzo tramite porte logiche TTL oppure CMOS per generare un clock è molto semplice, gli schemi base sono diversi e tutti affidabili essendo ampiamente sperimentati. Se da un lato però gli apparati più recenti operanti dalle decine di MHz ai GHz si appoggiano a generatori implementati con dispositivi dedicati per questo specifico compito vi è tuttora una grande richiesta di oscillatori per frequenze medio-basse. Per queste diverse esigenze vengono proposte due soluzioni atipiche che possono essere di immediata utilità in fase di sviluppo di un sistema digitale.  Note sui circuiti digitali  » La molteplicità di applicazioni che vedono l'uso dei dispositivi digitali rendono estremamente utile attingere a soluzioni già sperimentate e che quindi valgono quali blocchi funzionali pronti per essere integrati in schemi di maggiore complessità. Queste sezioni propongono una raccolta di circuiti che potranno ridurre i tempi di progettazione o suggerire opzioni che non erano state considerate in prima istanza. Si spazia dai Flip-flop a quattro stati ai generatori di clock multifase, dai convertitori di codice Gray ad un atipico divisore a modulo programmabile fino ai rivelatori di transizione singola e doppia.  Requisiti ed informazioni generali   » Sistema Operativo richiesto : Windows 98/2000/ME/Xp/Vista » Lingua nella quale è scritta la documentazione: italiana. » Possibilità di stampare la documentazione: si. » Aggiornamenti : gratuiti. » Acquista subito Inviaci l'ordine in tempo reale   codice: 761-040