Il margine di immunità ai disturbi - invertitore RTL(18)

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L'immunità ai disturbi è la capacità di un segnale digitale di resistere a effetti di disturbo elettronico, mantenendo la sua integrità e affidabilità. I segnali digitali hanno un margine di rumore intrinseco. Finché il rumore non supera una certa soglia, i livelli logici 0 e 1 possono essere distinti correttamente. Il margine di immunità viene calcolato sulla base di quanto un segnale può variare per essere riconosciuto come valore alto VH o valore basso VL.

Un segnale analogico, invece, è molto più sensibile: qualsiasi variazione di tensione dovuta a disturbi può alterare direttamente il segnale, rendendoli più sensibili al rumore. Per questa classe di segnali, non esiste margine di immunità ai disturbi.


Figura 1: invertitore RTL e caratteristica statica.

Si consideri il circuito invertitore RTL, rappresentato in figura 1 assieme alla sua caratteristica statica.
Si è osservato che, per ottenere in uscita il valore alto Vu = VH = VDD si deve applicare all'ingresso un valore basso Vi = VL = VCE,SAT≃ 0. Affinché ciò sia valido, in presenza di un rumore N, deve valere: 

fino a quando si rimane in regione di interdizione, non viene amplificato il rumore. Il massimo valore accettabile di rumore in ingresso a mantenere il valore basso si indica con NiL,MAX e si calcola a partire dalla disequazione sopra ottenuta:

Volendo ora ottenere in uscita il valore basso, Vu = VL = VCE,SAT, si deve applicare in ingresso una tensione pari al valore alto: Vi = VH = VDD . In presenza di rumore, tuttavia, sono accettati valori per i quali 
fintanto che il transistore lavora in regione di saturazione, è valida questa espressione. Il valore massimo di rumore in ingresso accettabile e tale da mantenere il valore alto si ottiene dalla disequazione sopra e si indica con NiH,MAX:

In figura 2 vengono mostrate graficamente le relazioni appena ottenute: 

Figura 2: caratteristica statica RTL con evidenziati i margini di immunità al rumore.

Le due grandezze appena ottenute sono i margini di immunità ai disturbi. 
Si deve altresì notare che il margine alto, NiH,MAX, dipende dalle caratteristiche del circuito! Infatti, il punto di tensione Vi* dipende dal guadagno di tensione e dalle resistenze del circuito:
modificando quindi i valori delle resistenze RB ed R oppure cambiando transistore e quindi guadagno di corrente βF. Se il valore Vi* aumenta, diminuisce  il margine alto e viceversa, come raffigurato in figura 3.
Figura 3: Valori differenti di Vi* nella caratteristica statica.

Il margine totale viene calcolato come il valore minimo tra il margine alto e il margine basso:
Si definiscono inoltre:
il massimo valore che può assumere l'ingresso per essere considerato valore basso;
il minimo valore che può assumere l'ingresso per essere considerato valore alto.

nel caso in esame, ViL,MAX = Vγ e ViH,MIN = Vi*

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