Mi solución goto CMOS
Todas las E / S lógicas tienen características analógicas en la región lineal entre Vdd y Vss.
Se puede usar cualquier familia lógica, dado que los amplificadores lineales de retroalimentación negativa deben tener un buen margen de fase con ganancia unitaria y sensibilidad para Vdd y los proveedores.
- Adicional
el 74HCT o cualquier 74xxT es compatible con el umbral de entrada TTL a 1.5V en lugar de Vdd / 2, que es lo mismo cuando llega a Vdd = 3V. Con auto-polarización con retroalimentación negativa R, el ciclo de trabajo de salida cambiará tratando de alcanzar 1.5Vdc en la entrada, de modo que dependiendo del nivel de señal que pueda activar los diodos de sujeción ESD a tierra
No todo el mundo tendrá éxito la primera vez, al igual que en el diseño lineal y de RF sin tener plena conciencia de la impedancia del circuito, el suministro y el diseño, el inversor amortiguado CMOS barato y sucio tiene un increíble producto de ancho de banda de ganancia de> 150MHz con> 60dB de ganancia por centavos por inversor.
La polarización automática es trivial cuando la entrada está acoplada a CA, pero la elección de un inversor amortiguado aumenta el desafío técnico. La sensibilidad a la oscilación aumenta cuando la ganancia de bucle cerrado es mucho más baja que la ganancia de bucle abierto, ya que no se compensa internamente como los amplificadores operacionales (OA).
- Los inversores amortiguados se tratan más como amplificadores de video de alta ganancia que como un OA.
La ganancia de bucle abierto para un inversor de 1 etapa o sin buffer (UB) es de 20dB mínimo y> 60dB para 3 etapas con buffer (B). Al usar Zf / Zs, para la retroalimentación negativa, uno debe AC acoplar la entrada y las salidas como en un solo amplificador operacional CMOS de suministro. El Zf generalmente se selecciona con alta resistencia para una polarización de CC de baja corriente de la entrada, pero demasiado alto dará como resultado un tiempo de encendido lento para el voltaje de entrada que se establece en Vdd / 2 desde R2C1.
simular este circuito : esquema creado con CircuitLab
Los inversores con búfer (B) tienen 3 veces la ganancia lineal en dB de sin búfer (UB), por lo que los amplificadores de video tienen comportamientos interesantes si necesita una ganancia de 60 dB con Zout de 20 a 500 ohmios de impedancia del controlador. Donde Zout = RdsOn = Vol / Iol @ ~ x mA
Otros detalles
Dada la historia de la lógica CMOS desde 1970, hay docenas de prefijos familiares estándar como {4xxx, 'HCxxx y' ALCxx}. Todas las características analógicas no se especifican directamente en las hojas de datos, como RdsOn, Ciss y Coss, pero sabemos que estas limitan el drenaje de corriente y el gran ancho de banda de la señal. Puede apreciar que el comportamiento de FET, como RdsOn vs Vgs, está determinado por el rango de Vss y que cada generación aumenta la velocidad, disminuye el consumo de energía a la velocidad o ambos. Esto dio como resultado una litografía más pequeña, rangos de Vdd más bajos y valores de controlador RdsOn más bajos.
- Es posible que ya sepa que RdsOn es bastante consistente (50%) para cada familia de la serie 54/74 CMOS que depende de Vss. Dado que el aumento de Vgs naturalmente reduce RdsOn an. El rango bajo de Vss está limitado por la velocidad del aumento de RdsOn significativamente y el rango más alto aumenta la corriente de conducción cruzada y la disipación de potencia.
Espero (pero no he verificado) que cada familia lógica se pueda usar como un amplificador lineal . Cada amplificador lineal. debe seguir reglas para hacer lineal y estable. Sin embargo, dependiendo de la inductancia de diseño y otras impedancias que afecten el margen de fase de ganancia unitaria, puede ser necesaria una compensación externa a un polo de primer orden, ya que se sabe cómo están diseñados los amplificadores operacionales.
Para obtener los mejores resultados, el diseñador debe tener una buena idea de todas las impedancias * Z (f) del circuito frente a la frecuencia, incluso si existe una amplia tolerancia de ~ +/- 50% para todos los proveedores. Nunca subestime que estos pueden cambiar significativamente, por lo que su Lista de proveedores aprobados, AVL solo debe incluir los que haya verificado para cada número de pieza en cualquier diseño. De lo contrario, debe descubrir cómo evitar estos problemas mediante el diseño y las pruebas. Pero, en general, he encontrado que las especificaciones lógicas que reflejan los límites de RdsOn (o ESR del controlador) son consistentes para todos los proveedores.
- Estos * incluyen la fuente de una estimación de Z (f) de potencia e impedancia del controlador para ser << Zout, diseños y tapas de desacoplamiento en el ancho de banda operativo para el suministro a través de cada chip. y el CMOS Zout = RdsOn out. La razón por la que los inversores sin búfer fueron más estables y recomendados es porque la ganancia de una sola etapa normalmente es adecuada para los osciladores de cristal (XO) cuando se polariza con CC propia con retroalimentación de 1 ~ 10M R.
Supongo que tienes alguna idea de la teoría del control o las tramas de Bode. Dado que cada etapa CMOS es un inversor, los inversores con búfer tienen 3 etapas de ganancia G (s) y más desplazamiento de fase frente aFB W~0,35 tR y por lo tanto menos estabilidad con más retroalimentación H (s).
Los que pueden aprender fácilmente, ya lo saben; Gráficos de Bode, margen de fase de 1 vs 3 amplificadores de etapa, Vol / Iol para cada familia lógica vs Vcc. De lo contrario, no es posible una explicación simple. CD4xxx funcionó bien 3 ~ 18V, todos los demás deberían funcionar de manera similar al escalar Vcc / RdsOn. Para cargas de baja impedancia (~ 50), el Pd en el controlador puede reducirse considerablemente mediante el acoplamiento de CA. 74ALCxx tiene aproximadamente 25 ohmios a 3.3V, 74HCxx tiene aproximadamente 50 ohmios +/- 50% a 5V sobre la temperatura.