¿Cuándo NO usar los controladores Totem Pole?

Cuándo no usar tótems:

1. No puede usar tótems para AND cableado (a menudo llamado OR cableado, pero la mayoría son AND). Si una salida es alta y la otra baja, obtienes un corto. Siempre use colectores abiertos / controladores de drenaje abierto para cableado Y.
2. Los tótems TTL son altamente asimétricos: difícilmente pueden generar corriente, por lo general 0,4 mA en comparación con 16 mA cuando se hunden. Por lo tanto, no los use cuando necesite tanto fuente como sumidero de corriente. Los tótems CMOS son más simétricos, y no sufren por esto.
3. Cuando la carga que está conduciendo va más allá de \ $ V_ {CC} \ $, como por ejemplo un relé de baja potencia que necesita + 12V en una salida TTL. La corriente de hundimiento, la salida será baja como se esperaba, pero cuando la salida sea alta, verá + 12V, lo que dañará la pieza.
4. Cuando la entrada a la que te conectas usa una tensión de alimentación muy diferente. Si, por ejemplo, la salida cambiara entre 0 y + 1.5V, no se podría utilizar directamente como entrada en un sistema de 15V. Al usar un colector abierto, el pull-up se puede conectar al + 15V, y los niveles de salida serían automágicamente de acuerdo con ese sistema. Importante: muchas de las nuevas familias lógicas de bajo voltaje parecen tener diodos de sujeción en sus salidas, incluso de drenaje abierto, por lo que no puede ir más allá de \ $ V_ {DD} \ $. Supongo que tiene que ver con el proceso de bajo voltaje, pero elimina la característica más interesante del desagüe abierto.

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 conectarse en paralelo con otros buzos para realizar 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 añadido.

Un controlador de tótem o una etapa de salida es un término suelto que se usa para indicar que la salida se activa de forma activa en las direcciones alta y baja.

Una salida de tótem puede ser un "par complementario" de NPN / PNP o N Channel / P 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 pueda servir a los mismos propósitos. El término originalmente se usó en diseños de válvulas termiónicas de pre transistor, 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.

Veaeldiagramaacontinuación:dosporelpreciodeuno.Q1&Q4esunclásicocontroladordetótem.Q2&Q3formaunpardesalidapush-pullcomplementario,menoscomúnmenteimplícitoenlaterminologíadelpolototal.

Desde aquí

Las alternativas a una etapa de tótem son -

• Un pullup pasivo (o pulldown) donde se usa una resistencia para proporcionar la unidad en una dirección y se "tira" en la otra dirección mediante un dispositivo activo.

• Una unidad de "colector abierto" donde hay un dispositivo activo que "tira" en una dirección y nada tira en la otra. Esto permite a los usuarios agregar su propio "pullup", que es el "cargar fopr el controlador activo, y / o conectar varias etapas de este tipo en paralelo con una sola carga compartida por todos.

• Despliegue de la fuente actual. Esto es como usar un pullup resistivo pasivo pero tiene características algo diferentes.

Un tótem

• Proporciona una unidad activa y por lo tanto controlada y potencialmente de alto nivel y rápida en ambas direcciones.

• Tiene que estar diseñado para evitar la corriente excesiva o "disparada" cuando ambos controladores están encendidos a la vez. Si este es un problema depende en gran medida de la aplicación y el diseño.

• Está "siempre encendido", ya sea levantando o tirando hacia abajo o un poco de ambos.

• Cambia entre los rieles de suministro del chip (por ejemplo, Vdd y tierra), por lo que no permite que las cargas se cambien 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 compara fácilmente con otros dispositivos similares para crear arreglos "cableados O". Los conductores de alta y baja luchan entre sí. Los dispositivos colectores opn hacen un trabajo mucho mejor. Los dispositivos con R internos o fuentes actuales se puede combinar con limitaciones.

• TP tiene problemas potenciales de resolución, otros no.

• TP se limita a conducir entre los rieles de la fuente de alimentación. El colector abierto / fuente de corriente / resistencia permite que se cambie una tensión 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 toma el debido cuidado sobre lo que sucede en el rango medio entre alto y bajo.

• El colector abierto es mucho mejor para la conexión en paralelo. El resistor y la fuente de corriente (con fuentes o resistencias dentro de IC) permiten el paralelismo con compromisos.

En general, una mirada a lo que debe lograrse hace que la elección sea razonablemente clara.

El punto principal de los controladores de tótem tal como se usa en los chips lógicos TTL originales fue el uso de todos los transistores NPN, pero aún así proporciona al menos un 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 de CMOS, los controladores de los canales N y P son simétricos y los diseños de los controladores son realmente complementarios (por definición, ya que eso es lo que significa la C en CMOS). Dado que la mayoría de la lógica se implementa con FET en lugar de transistores bipolares en la actualidad, la topología del controlador de salida de tótem antiguo de la lógica TTL ya no se utiliza con frecuencia.

Alguna otra consideración sobre el uso de etapas push-pull:

1. La capacitancia de entrada es la de dos transistores, por lo que en la tecnología MOS de alta velocidad, es posible que quiera utilizar las etapas de drenaje abierto para reducir a la mitad la capacitancia de entrada o la corriente de entrada para TTL etapas.

2. Algunos buses como I²C usan controladores de colector abierto (drenaje abierto) para permitir que cualquier dispositivo tome el control del bus tirando de la línea hacia abajo. Básicamente, utiliza el principio del OR cableado.

3. 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.