Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем

До основних характеристик мікросхем ЛЕ, за якими визначаються їх параметри, належать статична, динамічна та навантажувальна. Простіші цифрові елементи характеризуються швидкодією Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №1 - открытая онлайн библиотека , навантажувальною здатністю (коефіцієнтом розгалуження по виходу) Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №2 - открытая онлайн библиотека , коефіцієнтом об’єднання по входу (числом входів логічного елемента) Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №3 - открытая онлайн библиотека , завадостійкістю Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №4 - открытая онлайн библиотека , споживаною потужністю Pcep, напругою живлення U і рівнем сигналу.

Розглянемо ці характеристики разом з параметрами ЛЕ, які зних випливають.

Швидкодія – один із найважливіших параметрів, що характеризується середнім часом затримки розповсюдження сигналу Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №5 - открытая онлайн библиотека , де Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №6 - открытая онлайн библиотека і Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №7 - открытая онлайн библиотека – затримка включення і виключення схеми.

Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №8 - открытая онлайн библиотека Статична, або передавальна, характеристика мікросхем ЛЕ - це залежність вихідної напруги (потенціалу) Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №9 - открытая онлайн библиотека від вхідної напруги Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №10 - открытая онлайн библиотека на одному з входів ( Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №11 - открытая онлайн библиотека ) при незмінних рівнях напруги на інших входах ЛЕ.

На рис. 2.2 зображена типова передавальна характеристика інвертора, на якій можна розрізнити три ділянки: 1 - відповідає стану Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №12 - открытая онлайн библиотека ; 2 - проміжному логічному стану (перепаду) Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №13 - открытая онлайн библиотека в якому мікросхема знаходиться в активному режимі роботи; 3 – стану Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №14 - открытая онлайн библиотека . Зі сторони входу Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №10 - открытая онлайн библиотека на передавальній характеристиці мікросхеми ЛЕ також можна виділити пороги перемикання Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №16 - открытая онлайн библиотека для лог.0 і Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №17 - открытая онлайн библиотека для лог.1 та область між ними - зону логічної невизначеності Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №18 - открытая онлайн библиотека .

За передавальною характеристикою мікросхем ЛЕ визначаються такі основні статичні параметри, як рівні напруг Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №19 - открытая онлайн библиотека , напруги логічного перепаду Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №20 - открытая онлайн библиотека , порогова напруга Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №21 - открытая онлайн библиотека і параметри, що належать до завадостійкості.

Завадостійкість (або допустима амплітуда завади) Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №4 - открытая онлайн библиотека - це максимально допустима величина потенційної завади, яка при появі на вході мікросхеми не викликає хибного перемикання (збою), тобто небажаного переходу цієї мікросхеми із стану 0 у стан 1 або навпаки. Розрізняють статичну (довготривалу) та динамічну (короткотривалу) завади. У довідниках наводяться дані лише статичної завадостійкості.

Статична завадостійкість ЛЕ вища за динамічну, бона неї під час перехідного процесу паразитні ємності впливають менше, ніж при короткочасних завадах. Динамічну заваду важче виміряти, оскільки вона залежить більше не від типу мікросхеми, а від зовнішніх факторів.

До статичних характеристик мікросхем ЛЕ належать також вхідна характеристика ЛЕ - Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №23 - открытая онлайн библиотека , за допомогою якої визначають вхідні струми: Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №24 - открытая онлайн библиотека , який витікає із схеми при Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №25 - открытая онлайн библиотека , і Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №26 - открытая онлайн библиотека , який тече у схему при Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №27 - открытая онлайн библиотека , а також вихідні характеристики ЛЕ - Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №28 - открытая онлайн библиотека і Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №29 - открытая онлайн библиотека де Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №30 - открытая онлайн библиотека і Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №31 - открытая онлайн библиотека - струм, що тече у схему, і струм, що витікаєіз схеми, залежновід числа Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №32 - открытая онлайн библиотека ЛЕ, що навантажують даний ЛЕ:

Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №33 - открытая онлайн библиотека ; Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №34 - открытая онлайн библиотека ( 2.0 )

Стабільність режимів роботи ЛЕ залежить від енергетичних параметрів - потужності Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №35 - открытая онлайн библиотека і струму Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №36 - открытая онлайн библиотека споживання. Середня потужність споживання одного ЛЕ при статичному режимі роботи

Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №37 - открытая онлайн библиотека ( 2.0 )

де Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №38 - открытая онлайн библиотека і Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №39 - открытая онлайн библиотека - потужності і струми, які споживані мікросхемою відповідно при Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №40 - открытая онлайн библиотека і Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №41 - открытая онлайн библиотека - напруга живлення мікросхеми.

При збільшенні частоти перемикання в мікросхемах ЛЕ, як правило, зростає струм споживання Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №36 - открытая онлайн библиотека . Внаслідок цього мікросхема споживає додаткову динамічну потужність Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №43 - открытая онлайн библиотека , що прямо пропорційна частоті перемикання. Отже, повна середня потужність Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №44 - открытая онлайн библиотека ; значення її можна знайти у довідниках для конкретної максимальної частоти перемикання.

До статичних характеристик мікросхем ЛЕ належить також коефіцієнт об’єднання входів Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №3 - открытая онлайн библиотека що визначає максимальне число входів ЛЕ і тим самим число незалежних вхідних змінних Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №46 - открытая онлайн библиотека Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №47 - открытая онлайн библиотека . Розрізняють Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №48 - открытая онлайн библиотека входів І та Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №49 - открытая онлайн библиотека входів АБО Із збільшенням Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №3 - открытая онлайн библиотека розширюються логічні та функціональні можливості ЛЕ. Але при цьому, як правило, погіршуються такі параметри ЛЕ, як швидкодія та завадостійкість. В окремих серіях мікросхем передбачені спеціальні входи для вмикання так званих логічних розширювачів, що забезпечують збільшення Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №3 - открытая онлайн библиотека . В існуючих серіях звичайні мікросхеми ЛЕ мають Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №52 - открытая онлайн библиотека . За допомогою розширювачів у цих ЛЕ можна збільшити Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №3 - открытая онлайн библиотека до 10 і більше.

Навантажувальна здатність - це параметр мікросхеми ЛЕ, який залежно від схемотехнічних особливостей може характеризуватись або значенням вихідних струмів Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №54 - открытая онлайн библиотека і Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №55 - открытая онлайн библиотека або так званим коефіцієнтом розгалуження Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №2 - открытая онлайн библиотека виходу, або за значенням ємності навантаження, тобто сумарною ємністю зовнішніх кіл, що ввімкнених до виходу мікросхеми.

Коефіцієнт розгалуження виходу або коефіцієнт навантаження, Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №57 - открытая онлайн библиотека дорівнює максимальному числу входів аналогічних ЛЕ, які можна ввімкнути одночасно до виходу даної мікросхеми при збереженні її основних параметрів. Для різних типів (серій) мікросхем Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №57 - открытая онлайн библиотека може дорівнювати від одиниці до кількох десятків. Для мікросхем, наприклад ТТЛ різних серій, Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №2 - открытая онлайн библиотека =5...20. Типове значення Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №2 - открытая онлайн библиотека =10. Спеціальні ЛЕ з потужним виходом мають Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №61 - открытая онлайн библиотека 30

Чим більший Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №57 - открытая онлайн библиотека тим ширші логічні можливості мікросхеми ітим менше число ЛЕ потрібно для побудови складного цифрового пристрою. Однак збільшення Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №57 - открытая онлайн библиотека обмежене, бо при зростанні навантаження погіршуються такі важливі параметри, як статична завадостійкість та середній час затримки сигналу. У деяких довідниках крім Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №57 - открытая онлайн библиотека наводяться значення максимально припустимого вихідного струму Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №65 - открытая онлайн библиотека та максимально припустимої ємності навантаження, які треба знати стикуванні (спряженні) ЛЕ різних серій.

Розглянуті параметри залежать від значення напруги живлення Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №66 - открытая онлайн библиотека мікросхеми ЛЕ. У довідниках для кожної серії мікросхем наводиться номінальне значення Е та його допустимий розкид. Заниження Е хоч і зменшує споживану потужність Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №67 - открытая онлайн библиотека , проте при цьому завжди погіршуються завадостійкість, навантажувальна здатність та швидкодія мікросхеми. Перевищення Е призводить до перегрівання мікросхеми, а отже, до дрейфу статичної характеристики мікросхеми (зсуву кривої вправо уверх згідно з рис. 2.2). Вихід з робочого діапазону температур Основні характеристики та параметри цифрових мікросхем - №68 - открытая онлайн библиотека , який можна знайти в довідниках, призводить до порушення практично всіх параметрів мікросхеми.

До другорядних параметрів мікросхем ЛЕ належать кількість напруг живлення та їх полярності; у тих випадках, коли при розробці цифрового пристрою швидкодія та споживана потужність не є найважливішими, при виборі серії основну роль відіграє вартістьмікросхеми.