Interfacciamento digitale

Il verbo interfacciare significa interconnettere due o più entità in un punto comune o su un confine condiviso, oppure preparare una delle entità per una tale interconnessione. Interfacciare significa creare un sistema che connette o rende compatibili due sistemi funzionanti con modalità diverse.

Il Load (carico) riceve il segnale di Input dal Driver. Per avere un buon interfacciamento bisogna dimensionare la RLoad in base al segnale: per quello di tensione la RLoad deve essere molto maggiore della RDriver, per quello di corrente la RLoad deve essere molto minore della RDriver e per quello di potenza la RLoad deve essere più o meno uguale alla RDriver. Per il dimensionamento delle resistenze di uscita è possibile utilizzare il teorema di Thevenin.Un driver può cambiare le sue prestazioni a seconda del carico.

Si definisce margine di rumore  il valore di tolleranza di una porta logica alle variazioni elettrico ed elettromagnetico. Esistono due margini di rumore, uno alto(high) e uno basso(low). Quello alto si calcola facendo: Vohmin-Vihmin; mentre quello basso si calcola facendo: Vilmax-Volmax. 

L'immagine in allegato mostra le caratteristiche statiche, quindi anche i margini di rumore, della porta logica TTL.

E' un output stage che non ha la struttura di pull-up; come conseguenza quest'ultima dovrà essere costruita esternamente. L'output stage senza carico si può portare in due stati: L oppure floating (detto anche alta impedenza e siglato Z o 3-state)

L'open collector dà la possibilità di pilotare il carico a una tensione maggiore (o comunque diversa) dei classici 5V.

Nel campo dell'elettronica digitale si può usare il seguente schema:

dove l'output stage ha il compito di pilotare lo stadio successivo.

Nell'output stage ci sono due strutture chiamate di pull-up e di pull-down.

In base agli stati dell'interruttore e gli stati logici presente in uscita,ci sono 4 stati possibili per la struttura dell'output stage.

Esiste anche un output stage detto open collector in cui è assente la struttura di pull-up.

La potenza dissipata dagli integrati viene calcolata attraverso la formula P=Vcc*Icc, dove Icc è la corrente che attraversa la porta da Vcc verso Ground. Bisogna però considerare che il consumo varia a seconda dello stato dell'uscita, e perciò sui datasheet si troverà un valore IccH e un valore IccL. La media dei due valori viene appunto detta Icc.media= (IccH*IccL)/2 e viene utilizzata nella formula generale P.media = Vcc*Icc.media.

In questo caso il resistore viene detto di pull-down in quanto la sua funzione è quella di tirare giù la tensione verso zero (massa) quando lo switch è aperto.

Le resistenze di pull-up e pull-down sono usate nei circuiti elettronici per forzare un determinato stato logico in un punto, per eliminare fluttuazioni di corrente o ancora per evitare cortocircuiti quando si usano i pulsanti.

Ad esempio, vediamo il caso più comune di applicazione di questa resistenza:

Nella seguente figura, in uscita avremo lo stato logico HIGH senza premere il pulsante; al contario, premendo il pulsante, avremo lo stato logico LOW.

Per poter parlare di buon interfacciamento il segnale che il driver vuole inviare al load deve arrivare così com'è.

Per un buon interfacciamento in tensione la R di uscita del driver deve essere molto minore della R di uscita del load.

Per un buon interfacciamento in corrente la R di uscita del driver deve essere molto maggiore alla R di uscita del load.

Per un buon interfacciamento in corrente la R di uscita del driver deve essere circa uguale alla R di uscita del load.

[CANNISTRACI]

Il segnale è un qualcosa che viene scambiato tra driver cioè il pilota che da il segnale in output, e il load cioè il carico che viene pilotato dal driver prendendo in input il segnale. Inoltre il segnale può essere caratterizzato in tensione(V), corrente(I) e molto spesso in potenza(W).