¿Cuándo NO utilizar los controladores de tótem?
Respuestas:
Cuándo no usar tótems:
- No puede utilizar tótems para AND con cable (a menudo llamados OR con cable, pero a menudo son AND). Si una salida es alta y la otra baja, obtienes un corto. Utilice siempre colectores abiertos / desagües abiertos para cables Y.
- Los tótems TTL son altamente asimétricos: apenas pueden generar corriente, típicamente 0.4mA versus 16mA cuando se hunden. Por lo tanto, no los use cuando necesite obtener y absorber corriente. Los tótems CMOS son más simétricos y no sufren de esto.
Resumen:*
Un controlador o salida de tótem es rápido y relativamente "potente" cuando se cambia en cualquier dirección en comparación con las etapas de resistencia pasiva o la fuente de corriente o las etapas cargadas de colector abierto.
Una disposición de tótem no es adecuada para hacer paralelo con otros buzos para hacer etapas "cableadas O", lo que puede ser útil en algunas aplicaciones.
Un controlador de tótem cambia "entre sus rieles de suministro", por lo que no puede conducir cargas que están conectadas en un extremo a voltajes fuera de los rieles de suministro, como se requiere en algunas aplicaciones.
* - Los puntos en este resumen ya están cubiertos a continuación. Nada nuevo agregado.
Un controlador de tótem o etapa de salida es un término flexible utilizado para significar que la salida se activa activamente en las direcciones alta y baja.
Una salida de tótem puede ser un "par complementario" NPN / PNP o N Channel / P Channel o, como es el caso en muchos dispositivos lógicos TTL, dos dispositivos de la misma polaridad apilados uno encima del otro. Esta disposición se ha vuelto tan común que a menudo es lo que se prevé cuando se usa el término "tótem", aunque un par complementario puede servir para los mismos propósitos. El término se usó originalmente en diseños de válvulas termoiónicas pretransistor donde dos etapas se colocaron en serie de la misma manera. Como no hay una válvula equivalente a un transistor PNP, los diseños de pares complementarios no fueron posibles.
Vea el diagrama a continuación: salida clásica de tótem con controladores de la misma polaridad en la parte superior e inferior. Esto suele ser lo que implica el término.
Vea el diagrama a continuación: dos por el precio de uno. Q1 y Q4 son un clásico controlador de tótem. Q2 y Q3 forman un par de salida push-pull complementario, menos comúnmente implicado por la terminología de totm pole.
Las alternativas a una etapa de tótem son:
Un pullup pasivo (o pulldown) donde se usa una resistencia para proporcionar el accionamiento en una dirección y se "jala" en la otra dirección mediante un dispositivo activo.
Una unidad de "colector abierto" donde hay un dispositivo activo "tirando" en una dirección y nada tirando en la otra. Esto permite a los usuarios agregar su propio "pullup", que es la "carga del controlador activo", y / o conectar varias de esas etapas en paralelo con una sola carga compartida por todos.
Fuente actual pullup. Esto es como usar un pullup resistivo pasivo pero tiene características algo diferentes.
Un tótem
Proporciona una conducción activa y tan controlada y potencialmente de alto nivel y rápida en ambas direcciones.
Tiene que estar diseñado para evitar una corriente excesiva (o alguna) de "disparar" cuando ambos conductores están encendidos a la vez. Si esto es un problema depende en gran medida de la aplicación y el diseño.
Está "siempre encendido", ya sea tirando hacia arriba o hacia abajo o un poco de ambos.
Alterna entre los rieles de suministro de chips (por ejemplo, Vdd y Ground), por lo que no permite que las cargas se conmuten a voltajes por encima del riel de suministro.
Un diseño sin tótem de uno de los 3 tipos principales tiene varias ventajas y desventajas.
El tótem tiende a ser un cambio más rápido.
El tótem no se paraliza fácilmente con otros dispositivos similares para crear arreglos "cableados O". Los conductores altos y bajos se pelean entre sí. Los dispositivos colectores Opn hacen un trabajo mucho mejor. Los dispositivos con R internas o fuentes actuales pueden combinarse con limitaciones.
TP tiene problemas potenciales de disparo aunque otros no.
TP se limita a conducir entre rieles de suministro de energía. El colector abierto / fuente de corriente / resistencia permite que se cambie un voltaje mayor que la etapa IC Vdd.
El tipo que debe usar depende de los objetivos de diseño.
TP es bueno para una salida única rápida cuando se tiene el debido cuidado sobre lo que sucede en el rango medio entre alto y bajo.
El colector abierto es mucho mejor para el paralelismo. La resistencia y la fuente de corriente (con fuentes o resistencia dentro de IC) permiten el paralelismo con los compromisos.
En general, una mirada a lo que debe lograrse deja la elección razonablemente clara.
El punto principal de los controladores de tótem como se usaba en los chips lógicos TTL originales era usar todos los transistores NPN, pero aún así proporcionar al menos algún tirón activo en cada dirección alta y baja. Debido a la diferencia en las movilidades de los portadores N y P, los transistores NPN y PNP nunca son realmente simétricos, y hubo ventajas al usar NPN.
En la lógica CMOS, los controladores de canal N y P son simétricos y los diseños de controladores son verdaderamente complementarios (por definición, ya que eso es lo que significa C en CMOS). Dado que la mayoría de la lógica se implementa con FET en lugar de transistores bipolares hoy en día, la antigua topología del controlador de salida de tótem de la lógica TTL rara vez se usa más.
Alguna otra consideración sobre el uso de etapas push-pull:
La capacitancia de entrada es uno de los dos transistores, por lo que en la tecnología MOS de alta velocidad es posible que desee utilizar etapas de drenaje abierto para reducir a la mitad la capacitancia de entrada o la corriente de entrada para las etapas TTL.
Algunos autobuses como I²C utilizan controladores de colector abierto (drenaje abierto) para permitir que cualquier dispositivo tome el control del autobús tirando de la línea hacia abajo. Básicamente utiliza el principio del OR cableado.
Es un efecto menor, pero con las etapas push-pull puede tener un tiempo en el que ambos transistores están conduciendo, creando un camino directo a tierra. En los controladores de resistencia-transistor, esta corriente estará limitada por la resistencia.