Динамические параметры ЛЭ

характеризуют быстродействие ИС. К наиболее употребляемым параметрам логических схем относятся времена задержки распространения при включении и при выключении . В настоящее время эти параметры должны измеряться на уровне напряжений, оговоренных в соответствующих ТУ.

U(t)

уровень отсчёта оговоренный в ТУ

U_вх¹

t

U_вх⁰

U_вых¹ уровень отсчёта оговоренный в ТУ

t

U_вых⁰

Рисунок 4.6 - Измерение параметров и

Раньше для всех типов ЛЭ времена задержки распространения измерялись на уровне 0,5 от амплитуды сигнала.

Другим распространённым параметром, характеризующим быстродействие ЛЭ, является среднее время задержки распространения:

Часто о быстродействии ИС определённой серии судят по максимальной допустимой рабочей частоте (обычно указывается для Д-триггера).

Быстродействие ЛЭ микросхемы определяется его схемотехникой, технологией и зависит от емкости нагрузки, числа нагрузок n, температуры окружающей среды, напряжения источника питания.

Кратко рассмотрим зависимость быстродействия ЛЭ от ёмкости нагрузки и числа нагрузок, используя простейшую эквивалентную схему (рис. 4.7).

ЛЭ U_сс

U_вых

I_з

I_р R_{н экв.}

С_н

Рисунок 4.7.

Ёмкость нагрузки С_н состоит из ёмкости монтажных проводников С_м и суммарной входной ёмкости схем – нагрузок: С_н=С_м+С_вх. Эквивалентное сопротивление R_{н экв} характеризует число подключенных к выходу ЛЭ схем – нагрузок.

При U¹_вых происходит заряд ёмкости, а при U⁰_вых – её разряд. На эти процессы необходимо время, поэтому появляется дополнительная задержка переключения ЛЭ, находящихся в последовательной цепи. Для ускорения процессов заряда – разряда С_н необходимо увеличивать выходные токи схемы и естественно снижать саму ёмкость.

Однако, при увеличении выходных токов, как правило возрастает потребляемая мощность ИС. Часть токов будет протекать через нагрузки, поэтому быстродействие зависит от числа нагрузок.

Другая часть задержки переключения связана с переходными процессами, происходящими в самой схеме ЛЭ.

Для оценки степени конструктивно – технологического и схемотехнического совершенства ИС пользуются понятием работы (энергии) переключения:

Теоретический предел для работы переключения по разным оценкам составляет от 10^-15 до 10^-18 Дж, достигнутая же в настоящее время величина составляет порядка 10^-14 Дж. Разница на порядок объясняется существующим уровнем технологии.