Subiect 1

Parametrii principali ai circuitelor integrate digitale sunt viteza lor, consumul de energie, factorul de integrare a intrărilor, factorul de ramificare a ieșirii, stabilitatea față de influențele externe, gradul de integrare, fiabilitatea.







Viteza IP. Viteza IC este de obicei determinată de întârzierea medie a semnalului tcp. egală cu media întârzierilor aritmetice de pornire și oprire a unui invertor. La determinarea întârzierii medii, punctele de pe fronturi care corespund jumătății căderii de tensiune sau a punctelor corespunzătoare nivelurilor 0,1 și 0,9 ale acestei căderi sunt de obicei luate ca limite ale intervalelor de timp. În funcție de întârzierea medie, IS-urile logice sunt împărțite în ultrafast (tcp <5 нс), быстродействующие (tcp =5-10 нс), среднего быстродействия (tcp = 10-100 нс), низкого быстродействия (tcp>100 ns). Scheme Tipul TTL se referă la schemele de performanță medie. Tipic pentru ei este o întârziere medie de 5-50 ns. Circuitele logice de tranzistor cu conexiuni emițătoare au cea mai mare viteză. Pentru ei, întârzierea medie este de 1-10 ns.

Consumul de energie. Consumul de energie al IC-urilor logice depinde, de obicei, de semnalele care sunt alimentate la intrările acestui IC. Prin urmare, puterea consumată este estimată a fi puterea medie (P cp) consumată de un element logic tipic în stările de pornire și oprire. De regulă, cu cât este mai mare viteza circuitelor, cu atât este mai mare puterea medie pe care o consumă. Pentru circuitele ESL, PSR este de 20 - 80 mW, pentru circuitele TTL este de 2-40 mW, pentru CMOS 1-100 mW. În procesul de comutare a logicii IC, consumul mediu de energie este mai mare decât puterea statică medie datorată tensiunilor curente în modurile tranzitorii. Acest lucru este remarcabil mai ales la IC cu consum redus. Prin urmare, acestea indică de obicei consumul de energie într-un mod dinamic la o anumită frecvență de ceas. Deoarece reducerea numărului logica medie întârziere însoțită de o creștere a consumului de energie, se găsește parametru aplicație numită operație de comutare (sau Q), egală cu produsul dintre consumul de putere medie de circuite integrate și întârzierea medie. Pentru primele generații de IP, acest indicator se situează în intervalul 50-100 pJ. Dezvoltările ulterioare au făcut posibilă reducerea acesteia la 0,5-5 pJ.

Imunitate la zgomot. Imunitatea de interferență a IC-urilor logice este de obicei caracterizată de un parametru numit imunitate statică a zgomotului. Statică imunitatea la zgomot - aceasta este cea mai mică tensiune de curent continuu, care, atunci când este adăugat la (în cel mai rău caz poate fi combinat) la semnalul de intrare util pentru a provoca o eroare pentru toate circuit logic ulterioare. Interferențele statice sunt observate în cazurile în care rezistența conductorilor care alimentează tensiunea de alimentare la IC este relativ ridicată. Căderile de tensiune pe magistrala "pământ", diferite pentru diferite circuite integrate, vor fi adăugate la semnalele de intrare și pot conduce la defecțiuni. Pentru a evita astfel de situații, trebuie să fiți atenți la amplasarea conductoarelor de tensiune de alimentare, precum și pentru a crește secțiunea lor transversală posibilă. În ceea ce privește imunitatea la impulsuri, pentru a se produce o defecțiune, zgomotul de impuls, de regulă, ar trebui să fie mai mare decât zgomotul static. Prin urmare, cu aceeași imunitate statică la zgomot, circuitele cu o întârziere medie mai mică sunt mai sensibile la acțiunea impulsului de zgomot. Au imunitate puțin circuite ECL, imunitatea de zgomot static pentru ei U v este 0,1-0,3 V. În schemele de mai sus imunitate de zgomot TTL datorită prezenței insuflarea p-n-tranzițiile pe intrările de invertoare. interferență static pentru aceste scheme este 0.4-1.1 V. Pentru circuite logice CMOS în valoare de tranzistori U arta poate ajunge la 2,3 V, din cauza leagăne de înaltă tensiune logică în aceste scheme.







Coeficient de integrare prin input. Raportul join-by-input este numărul maxim de intrări pe care un element logic le poate avea. Cel mai adesea, factorul de cuplare pentru intrare nu depășește opt, determinat în parte de numărul limitat de concluzii IS. Cu toate acestea, trebuie reținut faptul că este întotdeauna posibilă implementarea unor circuite logice multi-intrare prin construirea unui circuit logic adecvat constând din circuite simple.

Factorul de ramificare pentru ieșire. Factorul de ramificare a ieșirii sau capacitatea de încărcare este determinat de numărul de circuite din aceeași serie, ale căror intrări pot fi conectate la ieșirea din acest circuit fără a afecta funcționarea acestuia. Capacitatea de încărcare a IC este determinată în mare măsură de tipul invertorului utilizat în acestea. Pentru invertorul cel mai simplu, constând dintr-un singur tranzistor, factorul de ramificare pentru ieșire este de obicei 2-4. Pentru invertoare complexe, capacitatea de încărcare este de 10-20 sau mai mult. În circuitele bazate pe tranzistoare CMOS, intrările circuitelor ulterioare în modul static practic nu încarcă ieșirile celor precedente. Acest lucru face posibilă obținerea unui factor de ramificare foarte mare în ieșire. Cu toate acestea, trebuie să ținem cont de faptul că capacitate de intrare conectat dinamic întârzie procesul de tranziție și de a crește curentul consumat de această schemă.

Stabilitatea față de influențele externe. Stabilitatea față de influențele externe caracterizează posibilitatea utilizării IC pentru schimbarea temperaturii, umidității, radiației etc. În mare măsură, acest parametru al IC-urilor logice este determinat de tipul de carcasă folosit. În ceea ce privește circuitele electrice ale circuitelor integrate, circuitele integrate ESF sunt cel puțin rezistente la temperatură. Circuite mai stabile, CMOS, TTL. Cel mai mare interval de temperatură pentru circuitele integrate interne de serie este de la -60 până la +25 ° C. Pentru aplicațiile industriale generale, acest interval este de obicei determinat de limitele -10 și +70 ° C.

Gradul de integrare a elementelor. Gradul de integrare a elementelor IP caracterizează nivelul tehnologic realizat în producția acestor IS. Valoarea numerică a gradului de integrare este determinată de valoarea logaritmului zecimal al numărului de elemente dintr-un singur cristal rotunjit la cel mai apropiat număr întreg. Cu toate acestea, pentru consumatorii de IP mai important este gradul de integrare a elementelor, mai degrabă decât elemente, precum și funcții logice, deoarece arată exact câte IC (corp) vor fi necesare pentru a construi un dispozitiv logic special. Din acest punct de vedere, este comună împărțirea tuturor schemelor logice

  • IC de un grad mic de integrare (într-un caz există mai multe invertoare sau unul sau două declanșatoare), 100 elemente într-un cristal
  • IP de grad mediu de integrare și (într-un caz, un circuit logic complex, de exemplu totalizator sau cifră zecimală a contorului), până la 1000 de elemente
  • IC de un grad mare de integrare (într-un caz o unitate aritmetică, un numărător de numere multiple, etc.) până la 10.000 de elemente
  • IP de un grad foarte mare de integrare. Uneori, în cadrul grupului VLSI, se disting astfel de grupuri
    • Circuit integrat ultra-mare de până la 1 miliard de elemente
    • gigabyte integrat de peste 1 miliard de elemente

Fiabilitatea IP. Fiabilitatea IC de un grad mic de integrare este determinată în mare măsură de defectarea conexiunilor dintre plăcuțele de contact de pe cip și terminalele coca. Pentru schemele de grad mare de integrare, eșecurile elementelor și conexiunilor din interiorul cristalului însuși pot fi cele determinante. Intensitatea eșecului IC cu un proces tehnologic bine dezvoltat de fabricare a acestora nu poate depăși 10 -7 h -1. care corespunde aproximativ ratei de defectare a unor tranzistoare discrete bine.







Articole similare

Pagina anterioară

Pagina următoare

Trimiteți-le prietenilor: