Wann sollten Sie KEINE Totempfahl-Treiber verwenden?

Wann ist es nicht angebracht, beim Entwerfen einer Schaltung einen Totempfahl-Treiber zu verwenden?

Dh Verwenden Sie niemals Totempfahl-Treiber, wenn ... oder Totempfahl-Treiber niemals für ... verwendet werden.

Wann nehme ich keine Totempfähle:

1. Sie können keine Totempfähle für verdrahtete UND-Verknüpfungen verwenden (häufig als verdrahtetes ODER bezeichnet, meistens jedoch als UND-Verknüpfungen). Wenn ein Ausgang hoch und der andere niedrig ist, erhalten Sie einen Kurzschluss. Verwenden Sie immer Open-Collector- / Open-Drain-Treiber für verdrahtetes UND.
2. TTL-Totempfähle sind stark asymmetrisch: Sie können kaum Strom liefern, typischerweise 0,4 mA gegenüber 16 mA beim Absinken. Verwenden Sie sie also nicht, wenn Sie sowohl Strom als auch Strom benötigen. CMOS-Totempfähle sind symmetrischer und leiden nicht darunter.
3. Wenn die Last, die Sie fahren, , wie zum Beispiel ein Relais mit niedriger Leistung, das +12 V an einem TTL-Ausgang benötigt. Wenn der Strom sinkt, ist der Ausgang erwartungsgemäß niedrig, aber wenn der Ausgang hoch ist, werden +12 V angezeigt, wodurch das Teil beschädigt wird.$V_{CC}$
4. Bei dem Eingang, an den Sie anschließen, wird eine völlig andere Versorgungsspannung verwendet. Wenn der Ausgang beispielsweise zwischen 0 und + 1,5 V umschalten würde, wäre er in einem 15-V-System nicht direkt als Eingang verwendbar. Durch die Verwendung eines offenen Kollektors kann der Pull-up an die + 15V angeschlossen werden, und die Ausgangspegel würden gemäß diesem System automatisch sein. Wichtig: Viele neue Niederspannungs - Logikfamilien scheinen Klemmdioden an ihren Ausgängen zu haben, auch Open - Drain, so dass Sie nicht über das hinausgehen kann . Ich denke, es hat mit dem Niederspannungsprozess zu tun, aber es nimmt die interessanteste Eigenschaft des offenen Abflusses weg.$V_{DD}$

Zusammenfassung:*

• Ein Totempfahl-Treiber oder -Ausgang ist schnell und relativ "leistungsfähig", wenn in eine Richtung geschaltet wird, verglichen mit passiven Widerstandsstufen oder Stromquellen- oder Open-Collector-geladenen Stufen.

• Eine Totempfahlanordnung eignet sich nicht zur Parallelschaltung mit anderen Tauchern, um "verdrahtete ODER" -Stufen zu erstellen - was in einigen Anwendungen nützlich sein kann.

• Ein Totempfahl-Treiber schaltet "zwischen seinen Versorgungsschienen", damit er keine Lasten ansteuern kann, die an einem Ende an Spannungen außerhalb der Versorgungsschienen angeschlossen sind - wie dies in einigen Anwendungen erforderlich ist.

  * - Punkte in dieser Zusammenfassung werden bereits weiter unten behandelt. Nichts neues hinzugefügt.

Ein Totempfahl-Treiber oder eine Ausgangsstufe ist ein loser Begriff, der bedeutet, dass der Ausgang sowohl in der hohen als auch in der niedrigen Richtung aktiv angesteuert wird.

Ein Totempfahl-Ausgang kann ein NPN / PNP- oder ein N-Kanal / P-Kanal- "komplementäres Paar" sein oder, wie bei vielen TTL-Logikgeräten, zwei Geräte gleicher Polarität, die übereinander gestapelt sind. Diese Anordnung ist so üblich geworden, dass es häufig in Betracht gezogen wird, wenn der Begriff "Totempfahl" verwendet wird, obwohl ein komplementäres Paar den gleichen Zweck erfüllen kann. Der Begriff wurde ursprünglich in Vor-Transistor-Thermoventilkonstruktionen verwendet, bei denen zwei Stufen auf die gleiche Weise in Reihe geschaltet wurden. Da es kein Ventil gibt, das einem PNP-Transistor entspricht, waren komplementäre Paardesigns nicht möglich.

Siehe Abbildung unten - klassischer Totempfahlausgang mit Treibern gleicher Polarität oben und unten. Dies ist normalerweise das, was der Begriff impliziert.

Siehe Abbildung unten - zwei für den Preis von einem. Q1 & Q4 sind klassische Totempfahlfahrer. Q2 und Q3 bilden ein komplementäres Gegentakt-Ausgangspaar - was in der Terminologie der Totm-Pole seltener vorkommt.

Von hier

Die Alternativen zu einer Totempfahlbühne sind:

• Ein passiver Pullup (oder Pulldown), bei dem ein Widerstand verwendet wird, um den Antrieb in eine Richtung zu ermöglichen, und von einem aktiven Gerät in die andere Richtung "gezogen" wird.

• Ein "Open Collector" -Laufwerk, bei dem ein aktives Gerät in die eine Richtung "zieht" und nichts in die andere. Dies ermöglicht es Benutzern, ihr eigenes "Pullup" hinzuzufügen, bei dem es sich um die "Last für den aktiven Treiber" handelt, und / oder mehrere solcher Stufen parallel mit einer einzelnen Last zu verbinden, die von allen gemeinsam genutzt wird.

• Pullup der aktuellen Quelle. Dies entspricht der Verwendung eines passiven Widerstands-Pullups, weist jedoch etwas andere Eigenschaften auf.

Ein Totempfahl

• Bietet aktive und damit kontrollierte und potenziell hohe und schnelle Fahrt in beide Richtungen.

• Muss so ausgelegt sein, dass übermäßiger (oder jeglicher) Durchschussstrom vermieden wird, wenn beide Treiber gleichzeitig eingeschaltet sind. Ob dies ein Problem ist, hängt stark von der Anwendung und dem Design ab.

• Ist "immer an" entweder hochziehen oder runterziehen oder ein bisschen von beidem.

• Schaltet zwischen On-Chip-Versorgungsschienen (z. B. Vdd und Ground) um, sodass keine Lasten bei Spannungen über der Versorgungsschiene geschaltet werden können.

Ein Nicht-Totempfahl-Design einer der 3 Hauptsorten hat verschiedene Vor- und Nachteile.

• Totempfahl neigt dazu, schneller zu schalten.

• Der Totempfahl lässt sich nicht leicht mit anderen ähnlichen Geräten vergleichen, um "verdrahtete ODER" -Anordnungen zu erstellen. Hi und Low-Treiber kämpfen gegeneinander. Opn-Kollektorgeräte leisten hier eine viel bessere Arbeit. Geräte mit internen Rs oder Stromquellen können mit Einschränkungen kombiniert werden.

• TP hat potenzielle Probleme mit dem Shooting - andere nicht.

• TP kann nur zwischen Stromversorgungsschienen fahren. Offener Kollektor / Stromquelle / Widerstand ermöglichen das Schalten einer Spannung über der IC-Stufe Vdd.

Welchen Typ Sie verwenden sollten, hängt von den Entwurfszielen ab.

• TP eignet sich für eine schnelle Einzelausgabe, wenn genau darauf geachtet wird, was im mittleren Bereich zwischen Hoch und Tief passiert.

• Open Collector ist für die Parallelisierung weitaus besser. Widerstand und Stromquelle (mit Quellen oder Widerstand im IC) ermöglichen eine Parallelisierung mit Kompromissen.

Im Allgemeinen macht ein Blick darauf, was erreicht werden muss, die Wahl einigermaßen klar.

Der Hauptpunkt von Totempfahl-Treibern, wie sie in den ursprünglichen TTL-Logik-Chips verwendet wurden, bestand darin, alle NPN-Transistoren zu verwenden, aber immer noch mindestens einen gewissen aktiven Zug in jeder Richtung hoch und niedrig bereitzustellen. Aufgrund der unterschiedlichen N- und P-Ladungsträgerbeweglichkeiten sind NPN- und PNP-Transistoren niemals wirklich symmetrisch, und die Verwendung von NPN hatte Vorteile.

In der CMOS-Logik sind die N- und P-Kanaltreiber symmetrisch und die Treiberdesigns sind wirklich komplementär (per Definition, da das C in CMOS dafür steht). Da heutzutage die meiste Logik mit FETs anstelle von Bipolartransistoren implementiert wird, wird die alte Totempfahl-Ausgangstreiber-Topologie der TTL-Logik selten mehr verwendet.

Einige andere Überlegungen zur Verwendung von Gegentaktstufen:

1. Die Eingangskapazität ist der von zwei Transistoren, so in Hochgeschwindigkeits - MOS - Technologie Sie können Open-Drain - Stufen verwenden , um die Eingangskapazität oder Eingangsstrom für TTL Stufen zu halbieren.

2. Einige Busse wie I²C verwenden Open-Collector-Treiber (Open-Drain-Treiber), damit jedes Gerät die Kontrolle über den Bus übernehmen kann, indem es die Leitung nach unten zieht. Grundsätzlich wird das Prinzip des verdrahteten ODERs verwendet.

3. Dies ist ein geringfügiger Effekt, aber bei Gegentaktstufen kann es vorkommen, dass beide Transistoren leitend sind und einen direkten Pfad zur Erde herstellen. In Widerstandstransistortreibern wird dieser Strom durch den Widerstand begrenzt.