Характеристики и параметры цифровых ИМС.
К характеристикам цифровых ИМС относятся:
- Входные характеристики – это зависимость входного тока Iвх ИМС от величины входного напряжения. Iвх = f (Uвх).
Кривая 1 – для ИМС, у которых входной ток максимален при логическом нуле на входе.
Кривая 2 – это характеристика ИМС, у которых входной ток максимален при логической еди-
нице на входе.
- Передаточные характеристики. Это зависимость выходного напряжения ИМС от входного.
Кривая 1 – для ИМС с инверсией.
Кривая 2 – для ИМС без инверсии.
Параметры ИМС.
Параметры ИМС подразделяются на две группы – статические и динамические.
1. Статические параметры характеризуют работу ИМС при статических 0 или 1 на входе и выходе.
К статическим параметрам относятся:
1. Напряжение источника питания Uип.
2. Входные и выходные напряжения логического нуля и логической единицы: Uвх0, Uвх1, Uвых0, Uвых1.
3. Входные и выходные токи логического нуля и логической единицы: Iвх0, Iвх1, Iвых0,
Iвых1.
4. Коэффициент разветвления показывает количество входов микросхем нагрузок, кото
рые можно подключить к данной микросхеме без потери её работоспособности (характеризует нагрузочную способность ИМС): Кр.
5. Коэффициент объединения по входу Коб показывает, количество входов микросхемы,
по которым реализуется выполняемая ею функция.
6. Напряжение статической помехи – это максимально допустимое статическое напряже-
ние на входе, при котором микросхема не теряет свой работоспособности. Характери-
зует помехоустойчивость ИМС. Обозначение: Uст.п.
7.Средняя потребляемая мощность от источника питания Pпот.ср.
2. Динамические характеристики. Они характеризуют работу ИМС в момент переключения из нуля в единицу или из единицы в ноль.
1. Время переключения из логического нуля в логическую единицу – это время, за которое напряжение на входе или выходе возрастает от 0,1 до 0,9 уровня логической единицы.
2. Время переключения из логической единицы в логический ноль
3. Время задержки распространения сигнала при переключении из нуля в единицу. Обозначение: зад.
4. Время задержки распространения сигнала при переключении из логической единицы в
логический ноль. Обозначение: зад.
5. Среднее время задержки распространения сигнала, характеризует быстродействие
ИМС. Обозначение: tзад.ср.
Разновидности функциональных схем
Логические элементы представляют только небольшую часть устройств обработки и преобразования двоичной информации. В общем случае можно выделить 2 класса:
1. комбинационные схемы
2. последовательные устройства
ТТЛ |
КМОП |
1к +5В |
Последовательные схемы обладают памятью. При смене информации на входах для предсказания сигнала на выходах необходимо знать и состояние, в котором устройство было до этого. В этих устройствах, как правило, есть цепи обратной связи. Простейшие из них – триггеры, счетчики, регистры, запоминающие устройства. Обновление информации на выходах происходит в момент начала нового цикла. Предыдущее состояние обозначается Тn, последующее – Тn+1.
Основные параметры логических микросхем (интегральные параметры):
1) Надежность характеризуется тремя взаимосвязанными параметрами:
- интенсивность отказов λ;
- наработкой на отказ Т;
- вероятность безотказной работы Р (T) в течение заданного времени t.
Различают отказы соединений и отказы элементов.
2) Стойкость к механическим и климатическим воздействиям – вибрация, удары, центробежные силы, воздействиям атмосферы и т.д.
Температурный диапазон: 0 ÷ +70ºС (микросхемы широкого применения); -60 ÷ +125ºС (микросхемы специального назначения).
Влажность до 98 %.
3) Быстродействие – прямо пропорционально потребляемой мощности.
4) Мощность рассеивания.
5) Нагрузочная способность – при исполнении микросхем разных серий количество входов будет различным. Оно может быть указано в таблице, либо рассчитано по входным и выходным токам.
6) Помехоустойчивость определяется типом логики и уровнем логической «1» и «0».
- статическая;
- динамическая;
- по низкому уровню;
- по высокому уровню.
низкий уровень, В | высокий уровень, В | |
ЭСЛ | 0,1 | 0,3 |
ТТЛ | 0,4 | 1,1 |
КМОП |
Динамическая помехоустойчивость КПОМ ниже.
7) Степень интеграции характеризует достигнутый уровень технологий, определяется числом простейших эквивалентных логических элементов (типа 2И) на кристалле. Больше 10 тыс – сверхбольшая степень интеграции.
8) Затухание переходных процессов за время одного такта.