Динамические параметры

С помощью снятых характеристик определяют следующие основные параметры элементов: нагрузочную способность, помехоустойчивость, быстродействие, величины U0 и U1, потребляемую мощность и т.п.

Нагрузочная способность или коэффициент разветвления по выходу показывает максимальное количество аналогичных элементов, которые могут подключаться своими входами к выходу элемента при сохранении его работоспособности. Иногда критерием работоспособности может быть сохранение требуемого быстродействия.

Помехоустойчивост ь есть невосприимчивость ЛЭ к действию наложенных на входной сигнал отклонений (помех), величина которых лежит в заданных пределах. Если отклонения наложены на нулевой входной сигнал, то это будет помеха нуля. Если же отклонения наложены на единичный сигнал, то это будет помеха единицы.

Быстродействие ЛЭ при переключении опреде6ляется электрической схемой, технологией изготовления и характером нагрузки.

Для идентификации измерений динамических параметров в технической документации на ИС приводятся параметры эквивалентной нагрузки, устанавливаются требования к амплитуде и длительности фронта входного сигнала.

Уровни отсчета напряжений для определения динамических параметров устанавливаются относительно выходных пороговых напряжений «1» и «0» (Рис.2.11.).

Основными динамическими параметрами ЛЭ являются задержка распространения сигнала t_{зд р} при переключении и длительность положительного (нарастающего) и отрицательного (спадающего) фронтов t_ф выходного сигнала.

Задержка распространения сигнала при переходе выходного напряжения от «1» к «0» t¹⁰_{зд р} (при положительной логике это соответствует отрицательному фронту, при отрицательной – положительному фронту выходного сигнала) определяется как интервал времени между фронтами входного и выходного сигналов ЛЭ, измеренного по заданному уровню.

Задержка распространения сигнала при переходе выходного напряжения от «0» к «0» t⁰¹_{зд р} (при положительной логике это

Рис.2.11. Входной и выходной сигналы неинвертирующего элемента

соответствует положительному фронту, при отрицательной – отрицательному фронту выходного сигнала определяется как интервал времени между фронтами входного и выходного сигналов ЛЭ, измеренного по заданному уровню

Для положительной логики более положительное значение напряжения (высокий уровень) соответствует логической «1», а менее положительное значение напряжения (низкий уровень) – логическому «0».

Для отрицательной логики менее положительное значение напряжения (низкий уровень) соответствует логической «1», а более положительное значение напряжения (высокий уровень) – логическому «0».

Задержки распространения (t¹⁰_{зд р}, t⁰¹_{зд р}) измеряются как правило по уровню 0,5 (U^в _{вых пор}, U^н _{вых пор}).

При расчете временной задержки последовательно включенных логических элементов используется средняя задержка распространения сигнала ЛЭ: τ _{зд р ср} = (t¹⁰_{зд р} + t⁰¹_{зд р})/2.

Длительность фронта выходного сигнала при переходе напряжения из «1» в «0» (t¹⁰_ф) для положительной логики соответствует отрицательному фронту, для отрицательной логики - положительному фронту.

Длительность фронта выходного сигнала при переходе напряжения из «0» в «1» (t⁰¹_ф) для положительной логики соответствует положительному фронту, для отрицательной логики - отрицательному фронту.

Длительность положительных и отрицательных фронтов измеряются по уровням 0,1 и 0,9 (Рис.2.11).

В простейшей модели динамические свойства элемента отражаются введением в его выходную цепь элемента задержки сигнала на фиксированное время t₃ (Рис.2.12). В силу простоты такая

модель находит применение на практике, несмотря на то, что она является грубой и не учитывает ряд существенных факторов:

· технологического разброса задержек элементов;

· зависимости их от направления переключения элемента (из 0 в 1 или из 1 в 0);

· зависимости их от емкостной нагрузки, которая может быть резко выраженной, например, для элементов КМОП задержка пропорциональна емкости нагрузки.

· Простейшая модель не учитывает также фильтрующих свойств реальных элементов, благодаря которым короткие входные импульсы, обладающие малой энергией, не способны вызвать переключение элемента.