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

Комбинационные схемы характеризуются отсутствием памяти (память – свойство системы сохранять в течении требуемого времени значение сигнала, характеризующее внутреннее состояние цифрового устройства). Сигнал на выходах комбинационного устройства в любой момент времени однозначно определяется сочетанием сигналов на входах и не зависит от его предыдущих состояний. Схемным признаком таких схем является осуществление в цепи обратной связи. Примеры: логические элементы, эл. ключи, шифраторы, дешифраторы, мультиплексоры, демультиплексоры, большинство арифметических устройств.

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 Т_n, последующее – Т_n+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.

Дата добавления: 2014-01-04