Билет № 9.Электрические характеристики микросхем ТТЛ: амплитудно-передаточная характеристика, характеристика уровня технологии.

Амплитудная передаточная характеристика U_ВЫХ = f(U_BX) определяет формирующие свойства ЛЭ, его помехоустойчивость, амплитуду и уровни стандартного сигнала. Вид характеристики зависит от типа логического элемента и может изменяться в определенных пределах в зависимости от разброса параметров схем, изменений напряжения питания, нагрузки, температуры окружающей среды.

В статическом состоянии выходной сигнал ЛЭ может находиться либо на верхнем (U^B), либо на нижнем (U^H) уровне напряжения.

Асимптотический верхний (т. В) и асимптотический нижний (т. А) уровни логических сигналов находятся как точки пересечения АПХ (кривая 1) с ее зеркальным отображением (кривая 2) относительно прямой единичного усиления U_ВЫХ = U_ВХ. Разность является логическим перепадом U_Л выходных уровней ЛЭ. На практике из-за влияния помех и разбросов амплитудных передаточных характеристик для каждого типа ЛЭ устанавливается минимальный логический перепад: , где - соответственно верхний и нижний уровни выходного порогового напряжения. Выходные пороговые напряжения находят с помощью пороговых точек b и а на характеристике, в которых дифференциальный коэффициент усиления по напряжению K_U=-1.

Характеристика уровня технологии.Важной характеристикой любого типа Ис является энергия (работа) переключения P_t. Инерционность современных ИС определяется временем перезаряда паразитных емкостей. В следствие чего ЛЭ можно представить безынерционным элементом с RC-связью на выходе.

Сопротивление R_вых есть выходное сопротивление ЛЭ и сопротивление цепей связи, а емкость С складывается из емкости нагрузки, емкости собственных цепей ЛЭ и емкости монтажа. В процессе перезаряда емкости затрачивается энергия W=CU²/2, где U-логический перепад сигнальных потенциалов. Если ЛЭ переключается с частотой F, затрачиваемая на единицу времени, т.е. потребляемая им мощность P=CU²F/2. Максимальная частота, с которой может переключаться элемент, определена его средней задержкой F_max=k₁/t_з.ср. Отсюда следует Р t_з.ср. = kCU. Величины k, C и U неизменны для данной технологии, т.е. произведение Р t_з.ср. характеризует технологический уровень. По этому параметру проводят оценку развития цифровой микроэлектроники и сравнение различных типов ИС.