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Simboli usati nei diagrammi temporali (timing diagram)

Pubblico questo articolo per cercare di colmare una piccola lacuna, che secondo me esiste nella reperibilità di informazioni, a proposito dei simboli usati nella rappresentazione dei diagrammi temporali ( timing diagram ) relativi ai circuiti digitali in genere.

Infatti a questo proposito ho cercato delle informazioni , impiegando un po’ di tempo, in internet ma ho trovato solo alcune spiegazioni frammentarie, quindi vorrei eseguire in questo articolo un riassunto dei simboli e del loro significato, con la speranza che possa essere utile a qualcuno.

In alcuni casi i simboli usati vengono spiegati all’ interno dei datasheet dei singoli componenti , ma non sempre è così.

Prima di affrontare l’ argomento vero e proprio, richiamo il significato di alcuni parametri presenti nei diagrammi temporali.

Indice

Rise time ( tr )

Questo termine indica il tempo che impiega un segnale nel passare da livello basso 0 al livello alto 1; più precisamente è il tempo impiegato dal segnale per salire dal 10% al 90% del suo valore a regime. Questo tempo anche se piccolo non è mai nullo e viene rappresentato nel seguente modo:

Fall time(tf)

Questo termine indica il tempo che impiega un segnale nel passare da livello alto 1 al livello basso 0; più precisamente è il tempo impiegato dal segnale per scendere dal 90% al 10% del suo valore a regime. Questo tempo anche se piccolo non è mai nullo e viene rappresentato nel seguente modo:

Tempo di propagazione ( propagation delay time tpd )

Questo termine indica il tempo di risposta di un dispositivo elettronico alla sollecitazione che riceve in ingresso. Se in ingresso si ha un fronte positivo, in uscita si avrà la relativa risposta dopo questo tempo che non è mai nullo, come si può osservare dalla seguente figura:

Dove il segnale superiore ” A” è la sollecitazione in ingresso e quello inferiore “B” è la relativa risposta.

Set up time( ts )

Questo termine indica il tempo minimo di durata in cui un segnale deve rimanere stabile prima che arrivi il fronte di un secondo segnale. Vedi figura:

Hold time (th )

Questo termine indica il tempo minimo di durata in cui un segnale deve rimanere stabile dopo che è arrivato il fronte di un secondo segnale. Vedi figura:

Diagrammi temporali

Durata impulsi e pacchetti dati

L’ indicazione dei tempi di durata dei singoli impulsi o dei pacchetti di questi ultimi sono indicati, di solito, prendendo come punti di riferimento il punto intermedio dei tempi di salita e di discesa, come si può osservare dalle seguenti figure:

Dati ed indirizzi

Questa ultima figura, come ho scritto sopra, è usata per identificare dei pacchetti di dati o di indirizzi stabili e/o validi presenti su un bus, considerando questa rappresentazione in maniera più estesa diventa come la figura seguente:

Transizioni

Il modo di rappresentare un intervallo di transizione tra il livello stabile alto ( 1) e il livello stabile basso ( 0 ) è rappresentato dalle seguenti figure:

Dove T rappresenta l’ intervallo di transizione.

Il modo di rappresentare un intervallo di transizione tra il livello stabile basso ( 0 ) e il livello stabile alto ( 1 ) è rappresentato dalle seguenti figure:

Dove T rappresenta l’ intervallo di transizione.

La figura che segue rappresenta l’ intervallo di transizione T da un livello alto o basso stabile ad un livello alto o basso stabile:

Bus

Questo modo di rappresentazione può essere visto nel seguente modo, ad esempio all’ interno di un bus:

Lo stesso simbolo precedente viene usato anche per rappresentare una transizione dal livello stabile alto ad un livello alto o basso stabile, come si può osservare dalla seguente figura:

Lo stesso simbolo precedente viene usato anche per rappresentare una transizione dal livello stabile basso ad un livello alto o basso stabile, come si può osservare dalla seguente figura:

Frecce di dipendenza

In alcuni casi per rappresentare la dipendenza tra un segnale e altri vengono usate le frecce. Nel seguente esempio il fronte di salita del segnale “A” provoca la variazione di livello da basso ad alto del segnale “B”:

Di seguito è rappresentato il fronte di discesa del segnale “A” che provoca una variazione di livello su un bus:

In questo ulteriore esempio il fronte di salita del segnale “ A” provoca una variazione di livello da basso ad alto del segnale “B” che a sua volta provoca una variazione di livello su un bus.

Tristate

Come ultimo simbolo usato nei diagrammi temporali considero quello che viene usato per rappresentare l’ intervallo di TRISTATE o alta impedenza.

Un modo di rappresentare questa situazione è il seguente:


Dove T è l’ intervallo in cui si trova l’ alta impedenza.

Oppure anche il seguente:

Dove la linea centrale rappresenta l’ alta impedenza.

Spero che questo piccolo articolo sia utile a tutti quelli che sono alla ricerca di informazioni riguardanti la lettura dei diagrammi temporali.

Eventualmente fatemi pure notare le eventuali mancanze, che sicuramente ci saranno, e provvederò ad aggiornare questo articolo.

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Commenti e note

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di ,

Grazie è stato molto utile come articolo!

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di ,

E questa è la versione di Wiki in inglese: Rise time is defined as "the time required for the response to rise from x% to y% of its final value", with 0%-100% rise time common for overdamped second order systems, 5%-95% for critically damped and 10%-90% for underdamped. Ottimo lavoro, grafici ben fatti! ;)

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di ,

Ciao posta10100. Tengo a precisare che la tua osservazione non l' ho presa come un attacco personale, anzi! Anche se non l’ ho espresso in un modo abbastanza chiaro ho apprezzato la tua puntualizzazione. La mia voleva essere una piccola battuta per sottolineare che, a mio avviso, siamo tutti, io in prima persona, propensi a ricevere critiche costruttive se queste ultime servono ad arricchire il bagaglio culturale. La mia frase in cui ho scritto che sarei stato pronto anche a cancellare l’ articolo era per , anche in questo caso ( mi sono spiegato male ), sottolineare che se ce ne fosse stato la necessità l’ avrei cancellato per poi , in un secondo tempo, ripubblicato con le dovute correzioni. Come ho anche scritto alla fine del mio articolo se ci sono delle mancanze o, aggiungo, degli errori, indicatemeli pure che provvederò ad aggiornare o correggere la mia “pubblicazione”. Seguendo le tue preziose indicazioni, posta10100, ho ampliato le due definizioni di “rise time” e di “fall time”. GRAZIE MILLE!

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di ,

mrc non prenderlo come un attacco personale. Ho fatto la puntualizzazione perche` dal mio punto di vista la definizione e` incompleta e puo` generare dubbi in chi legge l'articolo. Secondo me l'articolo non va cancellato, se ne hai voglia puoi correggere le due definizioni o lasciarle come sono. Sei tu l'autore e tu decidi cosa e` bene per il tuo articolo ;)

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di ,

Prima di tutto, grazie per i vostri commenti. Ammetto che le mie due definizioni di "rise time" e di "fall time" siano molto superficiali. Però è anche vero, come scrive admin, che il mio scopo non era quello di entrare troppo nei dettagli ma quello di spiegare come vengono rappresentati, a ivello grafico i vari segnali nei diagrammi temporali. Nel caso dei fronti di salita e di discesa di un segnale digitale vengono appunto rappresentati come ho riportato e come dice wikipedia. Comunque visto che siamo tutti qui per scambiarci le conoscenze che ognuno di noi ha e per arricchire il nostro bagaglio culturale ( altrimenti sarebbe più utile, per la salute, farsi una bella passeggiata ) se mi dite che l' articolo va modificato o cancellato, perchè non risponde ai crismi di una informazione corretta, sono pronto a farlo.

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di ,

Non metto in dubbio l'utilita` dell'idea, ma resto comunque dell'idea che quella definizione non e` corretta. Admin, da insegnante, se uno studente rispondesse in quel modo alla domanda "Cos'e` il rise/fall time" che valutazione daresti?

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di ,

Proprio errate, posta10100, non direi. Non scendono nei dettagli della definizione, questo sì. Se ci riferiamo sempre a wikipedia troviamo anche la definizione data da mrc, qui (Esempio tipico di onde quadre sono i segnali digitali, nei quali il tempo di transizione dal livello basso a quello alto, detto "fronte di salita" (rise time), e da quello alto a quello basso, detto "fronte di discesa" (fall time)), da cui poi rimanda alla definizione precisa che consente di effettuare le misurazioni. Ma non era questo lo scopo che si prefiggeva di raggiungere mrc di cui, secondo il mio punto di vista, è apprezzabile ed utile l'idea. Sentiremo comunque anche qualche altra opinione più autorevole della mia.

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di ,

Non ho letto tutto l'articolo ma le prime due definizioni sono errate. Come dice wikipedia, il rise time è il tempo impegato dal segnale per passare dal 10% al 90% del valore a regime. Il fall time è l'opposto.

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