Tipicamente la situazione era evitata dalle uscite a collettore aperto anziché tristate, con una resistenza di pullup a + 5V che completa il circuito. Se un dispositivo riduceva la linea condivisa e l'altro diventava open-collector, la linea condivisa rimarrebbe bassa. Se ci fosse un conflitto solo per un tempo molto breve, questo non causerebbe alcun problema.

Per un esempio pratico, il bus CAN è ampiamente utilizzato nell'industria (in particolare nelle automobili) e funziona esattamente in questo modo. L'uscita di ogni dispositivo è a collettore aperto con un limite di corrente e un dispositivo (e solo uno) contiene il resistore di pullup. In un contesto industriale / automobilistico in cui i dispositivi possono andare male, e i cavi possono anche essere cortocircuitati in alto o in basso, questo garantisce che l'uscita del dispositivo non possa danneggiare un altro dispositivo, comunque vada storto. Inoltre, il driver del bus CAN per ciascun dispositivo monitora il bus per verificare che vada nello stato previsto e segnala gli errori del bus all'applicazione se rileva un conflitto in cui qualcun altro sta calpestando i suoi dati.

In pratica è improbabile che questo danneggi le fiches. Tuttavia fornirà picchi di corrente istantanei sulle uscite in cui alto e basso sono in cortocircuito, il che fa cose spiacevoli alle emissioni EMC. I progettisti degli anni '70 e '80 erano molto meno preoccupati per l'EMC, quindi è probabile che molti circuiti siano usciti dalla porta esattamente con questo problema.

Esistono diversi modi per creare abilitazioni non sovrapposte per dispositivi bus.Forse il più semplice è aggiungere il segnale dell'orologio stesso alle equazioni.Quindi, solo un dispositivo alla volta è abilitato mentre l'orologio è alto e nessun dispositivo è abilitato mentre è basso.(O viceversa se utilizzi il fronte di salita dell'orologio per acquisire i dati.)

Normalmente, la funzione di abilitazione dell'uscita della maggior parte dei dispositivi è abbastanza veloce che "sprecare" metà di ogni ciclo in questo modo non causa problemi di temporizzazione.Ma se lo fa, una soluzione alternativa è modificare il ciclo di lavoro dell'orologio secondo necessità.

Se avrebbe causato danni, come è stata evitata questa situazione negli anni '70 -'80?

progettazione manuale che ha compensato il ritardo.

Se ciò causerà danni dipende dalla tua tecnologia, quindi non è possibile fornire alcun consiglio generale;tuttavia, affinché un transitorio di 10 ns abbia effetto, il sistema deve avere una larghezza di banda> 100 MHz, quindi è qualcosa che puoi evitare attivamente.

Se un dispositivo è progettato per emettere dati nel modo più rapido e forte possibile quando viene affermato / OE, la contesa del bus potrebbe provocare correnti di picco sostanziali che possono causare rumori indesiderati sulle linee di alimentazione anche se non causano danni fisici. D'altra parte, un tale dispositivo può essere in grado di guidare il bus in uno stato valido in meno di mezzo ciclo di clock, nel qual caso il gating / OE con il clock può evitare tale contesa. Alcuni altri dispositivi, tuttavia, non sono in grado di guidare il bus così rapidamente e dovrebbero essere più vicini a un ciclo completo per guidare il bus. I dispositivi che guidano il bus più lentamente, tuttavia, sono meno inclini a far passare una corrente eccessiva durante i periodi momentanei di conflitto tra dispositivi.

Una differenza di due nanosecondi nel momento in cui i dispositivi ricevono i segnali di abilitazione non ha la stessa importanza della tempistica con cui i dispositivi stessi rispondono ai segnali di abilitazione. Se un dispositivo è lento a rilasciare il bus dati, potrebbe essere necessario controllare il suo segnale di gating in modo che venga rilasciato in anticipo per garantire che nel momento in cui un altro dispositivo tenta di guidare il bus, il primo dispositivo avrà smesso di guidarlo.

Ci sono almeno due problemi qui: sbalzi termici e transitori VDD.

Mettiamo alcuni numeri su questo. Si supponga di transistor con un'estensione di silicio di 20 micron per 20 micron e una profondità di 10 micron. Il volume quindi è 20 * 20 * 10, o 4.000 micron cubici. I bipolari della tecnologia più vecchia, con i collettori sotto la regione dell'emettitore di base, hanno approssimativamente queste dimensioni. Il calore specifico del silicio è 1,6 picoJoules / cubicmicron / ° C. Il nostro dispositivo è 4.000 * 1,6 pJ = 6,4 nanoJoules / ° C. Quanto aumento di temperatura possiamo generare, in 10 nanosecondi di picco termico?

Usa 5 volt e usa 100 milliAmps (un picco piuttosto buono, tra 2 transistor del driver bus opposto). La potenza è di 0,5 watt e l'energia è di 0,5 nanoJoules per nanosecondo. In 10 nanosecondi, l'energia è di 5 nanoJoules.

Ora basta dividere: 5nJ / 6,4nJ == aumento di 0,8 ° C. Si presume distribuito uniformemente all'interno del volume 20 * 20 * 10U. Dato che la maggior parte del volume bipolare è il collettore interrato, "uniforme" è un'ipotesi valida. Quindi 1 ° C è la risposta, per conducente di bus. Se 8 driver sono in un unico pacchetto, cambia il numero di 1 ° C? No, perché le fonti di calore sono distribuite in 8 diverse regioni e il verificarsi di un transitorio è un ciclo di lavoro basso.

Passiamo ora alla seconda questione: il VDD che squilla. I primi circuiti integrati per driver bus contenevano 8 circuiti, con un solo GND e un VDD. Il crollo della ferrovia era un grosso problema. Perché?

Supponiamo 10nS GND + induttanza VDD. Supponiamo di caricare 8 carichi, 50pF ciascuno, con Trise di 10ns. O 2 volt / nanosecondo di risposta.

Dato che 1pF a 1v / ns necessita di 1mA, la nostra singola uscita necessita di 100mA. Le otto uscite richiedono 800 mA. Supponiamo che i picchi di carica aumentino da corrente ZERO a 800 mA, nella metà del tempo o 5 ns. Qual è il rimbalzo del binario?

V = L * dI / dT = 10nH * 0,8 amp / 5 ns = 1,6 volt. Quindi GND aumenta di 0,8 V e VDD scende di 0,8 V.

Poiché ho ipotizzato un impulso di corrente triangolare (in aumento e in diminuzione in 5 ns), la velocità di ricarica è inferiore a quella necessaria.Per soddisfare la temporizzazione dell'impulso di carica completa, dobbiamo raddoppiare le correnti di picco e il rimbalzo diventa 1,6 volt sia per GND che per VDD.