126 127
126 o
Rys. 4.24. Zwiększanie prądu wyjściowego: w stanie 1 (a) i w stanie O (b)
Moc rozpraszana Pp przez układ CMOS aa trzy zasadnicze składowa. Są to:
1 - moc strat wynikająca z prądu upływu;
2 - moc tracona w wyniku przeładowywania pojemności obciążenia;
3 - moc tracona w wyniku przepływu prądu przez oba tranzystory komplemen
tarne w chwili przełączania.
Składowa pierwsza charakteryzuje pobór mocy w warunkach statycznych 1 jest proporcjonalna do napięcia zasilania i złożoności układu. Typowa wartość dla układów małej integracji (SSI) przy Oj = 10 V wynosi Pg= 5VlO nW.
Składowa druga wynika z faktu, że energia zgromadzona w kondensatorze jest równa j CU2. Na jeden okres przypadają dwa przeładowania, a więc energia na jednostkę czasu (czyli moc) wynosi 2* j CU2* y = CU2!. Ponieważ poziomy logiczne równe są napięciom zasilającym, więc moc tracona na przeładowywanie pojemności obciążenia Jest proporcjonalna do wartości pojemności, częstotliwości przełączania i kwadratu napięcia zasilającego.
Składowa trzecia Jest to moc typu U*I, wydzielana w wyniku jednoczesnego przepływu prądu przez oba komplementarne tranzystory tworzące inwer-tor łub występujące w bardziej złożonych bramkach. Z prądowej charakterystyki przełączania (rys. 4.23) wynika, że prąd drenu płynie w czasie, gdy napięcie wejściowe zawarte jest w przedziale UTN * UI <UZ - I UTP ) * “°c
rozpraszana w wyniku przepływu tego prądu będzie zależała od czasu narastania (opadania) i częstotliwości napięcia Uj.
Z uwagi na to, że moc typu U*I (składowa trzecia) jest liniowo zależna od częstotliwości, podobnie jak CU2!, można wprowadzić pewną umowną pojemność CpD (PD = Power Dissipation) charakteryzującą moc rozpraszaną przez nieobciążoną bramkę, tzn. moc traconą w związku z przełączaniem bramki i przeładowywaniem Jej pojemności wewnętrznej. Pojemność Cpjj jest podawana i w katalogach.
Tak więc, całkowita moc rozpraszana w układzie CMOS obciążonym pojemnością C^ wynosi
PD = PS + ^°PD + CL^UZ* f
i nie powinna przekraczać 500 mW na Jeden układ scalony.
4.2.4. Czas przełączania i propagacji
Charakterystyki czasowe przebiegów w sieci logicznej CMOS można oszacować bez trudu, pamiętając, że każdy układ CMOS stanowi obciążenie praktycznie czysto pojemnościowe. :5
Z kształtu charakterystyk tranzystorów MOS (rys. 4.19c) wynika, że w czasie przełączania napięcie na pojemności obciążenia zmienia się z początku liniowo, z uwagi na prądowy charakter źródła. Następnie przebieg zaokrągla się, gdyż przy UDS— O charakterystyka tranzystora MOS Jest zbliżona do charakterystyki opornika. Przebiegi w układach CMOS mają więc kształt wyraźnie trapezowy, o czasach narastania i opadania zboczy impulsów znacznie większych niż w układach TTL, co zmniejsza groźbę pojawiania się pasożytniczych oscylacji w liniach łączących poszczególne układy czy urządzenia, w porównaniu z układami TTL.
Przy wzroście 0Z, a więc również 0IH i Uqh’ bramka CMOS musi przeładowywać pojemność obciążenia w większym zakresie napięciowym. Ponieważ jednak prąd wyjściowy rośnie z kwadratem napięcia wyjściowego (porównaj
p. 4.2.1), więc ze wzrostem napięcia zasilania czasy narastania, opadania i propagacji maleją. Typowy czas propagacji bramki BAND CMOS wynosi przy Uz = 5 V około 50 ns, zaś przy Uz = 10 V maleje do około 30 ns.
Zależność czasu propagacji od pojemności obciążenia i napięcia zasilania podawana jest w katalogach w postaci graficznej, jako uzupełnienie danych liczbowych określających gwarantowany czas propagacji przy typowych napięciach zasilania (5, 10, 15 V) i ustalonej pojemności obciążenia (15pF dla serii 4000, 50 pF dla serii 74 C).
Z powyższego wynika ścisła zależność pomiędzy szybkością działania a obciążeniem układów CMOS. W odróżnieniu od układów TTL, obciążalność wyjściowa (fan out), -wynikająca z dopuszczalnej obciążalności prądowej, nie ma tu istotnego znaczenia ze względu na wielką oporność wejściową. Rzeczywista obciążalność wyjściowa wynika z wymagań odnośnie szybkości działania układu i mocy strat, limitującej od góry napięcie zasilania.
4.2.5. Odporność szumowa
Typowa wartość marginesu szumów układów CMOS wynosi 45;’S napięcia zasilającego. Tak wysoka odporność szumowa wynika z faktu, że UQH « U, i U0L=« 0 V, zaś przesunięcie strefy przełączania w typowej charakterystyce przejściowej w stosunku do punktu 0,5 0^ Jest rzędu 5, .
Rozrzuty parametrów wynikające z procesu technologicznego oraz różnorodność dopuszczalnych warunków pracy powodują, że gwarantowany przez producentów margines szumów jest mniejszy. Dla serii 4000 g-.varantuje się
U0L max = °’01 V- U0H min = UZ " °'01 V- % = °>3 UZ
zaś dla serii 740
"oL ma* = O*1 V*
OH min
U7 - 0,1 V,
UN = 1 V
^•2.6. Bramka transmisyjna
Bardzo ważnym elementem zarówno układów cyfrowych jak i analogowych jest bramka transmisyjna (Transmission Gate). Nie j-.st to funktor lojicz-
Wyszukiwarka
Podobne podstrony:
126 127 126 Rys. 4.24. Zwiększanie prądu wyjściowego: w stanie 1 (a) 1 w stanie O (b) Moc rozpraszan
Dla każdego układu na rys.7: 1. Zmierzyć zależność prądu wyjściowego transoptora
UC£ [mV]7^(Q Rys. 23.11. Charakterystyki wyjściowe układu ze wspólnym emiterem i odpowiadający im uk
mech2 98 194 Rys. 126 Rys. 127 Zadanie 28 (rys. 128) Jaki musi być stosunek wysoko
mech2 98 194 Rys. 126 Rys. 127 Zadanie 28 (rys. 128) Jaki musi być stosunek wysoko
126 Rys. 2.14. Przykłady rozwiązań stropodachów pełnych na stropach gęstożebrowych i wielkopłytowych
126 Rys.7*9. Charakterystyka regulacyjna układu (3T-3D) obciążonego RL od góry, do wartości <xz &
spektroskopia063 126 Rys. 80. Widma absorpcji dla studni GaAs/AIGaAs o różnych grubościach zmierzone
43067 P1090438 126 Rys. 12.10. Schemat siłomierza do pomiaru siły cienienia oraz sposób jego mocowan
str 126 127 mógł hetman odpocząć, gdyż niebawem przybył do dworku nowy oddział, dowodzony przez
126 Rys. 2.14. Przykłady rozwiązań stropodachów pełnych na stropach gęstożebrowych i wielkopłytowych
302 303 (4) dzamy linię prostą, która przecina charakterystykę prądu katodowego (rys. 6-24). Opuszcz
metal8 - 126 - - 126 - Rys,28. Połączenie płaszcza puszki z denkiem na podwójną
126 Rys. 2.14. Przykłady rozwiązań stropodachów pełnych na stropach gęstożebrowych i wielkopłytowych
52 (126) Rys. 1 RESET Ir o z: CD TF=> > 3 rH 12 ■ir , R1 ,
55 (126) Rys. 4 Uwaga! Podczas użytkowania urządzenia w jego obwodach występują napięcia groźne dla
P1090438 126 Rys. 12.10. Schemat siłomierza do pomiaru siły cienienia oraz sposób jego mocowania: 1
IMG21 (7) 126 Fot. X 24 Fot X 25 Rozdział X. Znieczulanie miejscoweSektor VI - Le
więcej podobnych podstron