THÔNG số kỹ THUẬT của IC số

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ Bởi Nguyễn Trung Tập THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ Để sử dụng IC số có hiệu quả, ngoài sơ đồ chân và bảng sự thật của chúng, ta nên biết qua một số thuật ngữ chỉ các thông số cho biết các đặc tính của IC Các đại lượng điện đặc trưng VCC Điện thế nguồn (power supply) khoảng điện thế cho phép cấp cho IC để hoạt động tốt Thí dụ với IC số họ TTL, VCC=5±0,5 V , họ CMOS VDD=3 15V (Người ta thường dùng ký hiệu VDD và VSS để chỉ nguồn và mass của IC họ MOS) VIH(min) Điện thế ng.

THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ Bởi: Nguyễn Trung Tập THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ Để sử dụng IC số có hiệu quả, ngồi sơ đồ chân bảng thật chúng, ta nên biết qua số thuật ngữ thơng số cho biết đặc tính IC Các đại lượng điện đặc trưng - VCC: Điện nguồn (power supply): khoảng điện cho phép cấp cho IC để hoạt động tốt Thí dụ với IC số họ TTL, VCC=5±0,5 V , họ CMOS VDD=3-15V (Người ta thường dùng ký hiệu VDD VSS để nguồn mass IC họ MOS) - VIH(min): Điện ngã vào mức cao (High level input voltage): Đây điện ngã vào nhỏ xem mức - VIL(max): Điện ngã vào mức thấp (Low level input voltage): Điện ngã vào lớn xem mức - VOH(min): Điện ngã mức cao (High level output voltage): Điện nhỏ ngã mức cao - VOL(max): Điện ngã mức thấp (Low level output voltage): Điện lớn ngã mức thấp - IIH: Dòng điện ngã vào mức cao (High level input current): Dòng điện lớn vào ngã vào IC ngã vào mức cao - IIL: Dòng điện ngã vào mức thấp (Low level input current) : Dòng điện khỏi ngã vào IC ngã vào mức thấp - IOH: Dòng điện ngã mức cao (High level output current): Dịng điện lớn ngã cấp cho tải mức cao 1/6 THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ - IOL: Dòng điện ngã mức thấp (Low level output current): Dòng điện lớn ngã nhận mức thấp - ICCH,ICCL: Dòng điện chạy qua IC ngã mức cao thấp Ngồi cịn số thông số khác nêu Công suất tiêu tán (Power requirement) Mỗi IC hoạt động tiêu thụ công suất từ nguồn cung cấp VCC (hay VDD) Công suất tiêu tán xác định điện nguồn dòng điện qua IC Do hoạt động dòng qua IC thường xuyên thay đổi hai trạng thái cao thấp nên công suất tiêu tán tính từ dịng trung bình qua IC cơng suất tính cơng suất tiêu tán trung bình Trong Đối với cổng logic họ TTL, công suất tiêu tán hàng mW với họ MOS hàng nW Fan-Out: Một cách tổng quát, ngã mạch logic đòi hỏi phải cấp dòng cho số ngã vào mạch logic khác Fan Out số ngã vào lớn nối với ngã IC loại mà bảo đảm mạch hoạt động bình thường Nói cách khác Fan Out khả chịu tải cổng logic Ta có hai loại Fan-Out ứng với trạng thái logic ngã ra: Thường hai giá trị Fan-Out khác nhau, sử dụng, để an toàn, ta nên dùng trị nhỏ hai trị 2/6 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ Fan-Out tính theo đơn vị Unit Load UL (tải đơn vị) Thời trễ truyền (Propagation delays) Tín hiệu logic truyền qua cổng ln ln có thời gian trễ Có hai loại thời trễ truyền: Thời trễ truyền từ thấp lên cao tPLH thời trễ truyền từ cao xuống thấp tPHL Hai giá trị thường khác Sự thay đổi trạng thái xác định tín hiệu Thí dụ tín hiệu qua cổng đảo, thời trễ truyền xác định (H 3.14) Tùy theo họ IC, thời trễ truyền thay đổi tử vài ns đến vài trăm ns Thời trễ truyền lớn tốc độ làm việc IC nhỏ (H 3.14) Tích số cơng suất-vận tốc (speed- power product) Để đánh giá chất lượng IC, người ta dùng đại lượng tích số cơng suất-vận tốc tích số cơng suất tiêu tán thời trễ truyền Thí dụ họ IC có thời trễ truyền 10 ns cơng suất tiêu tán trung bình 50 mW tích số cơng suất-vận tốc là: 10 ns x mW =10.10-9x5.10-3 = 50x10-12 watt-sec = 50 picojoules (pj) Trong q trình phát triển cơng nghệ chế tạo IC người ta muốn đạt IC có cơng suất tiêu tán thời trễ truyền nhỏ tốt Như IC có chất lượng tốt tích số cơng suất-vận tốc nhỏ Tuy nhiên thực tế hai giá trị thay đổi theo chiều ngược với nhau, nên ta khó mà đạt giá trị theo ý muốn, dù q trình phát triển cơng nghệ chế tạo linh kiện điện tử trị số cải thiện Tính miễn nhiễu (noise immunity) Các tín hiệu nhiễu tia lửa điện, cảm ứng từ làm thay đổi trạng thái logic tín hiệu ảnh hưởng đến kết hoạt động mạch 3/6 THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ Tính miễn nhiễu mạch logic tùy thuộc khả dung nạp hiệu nhiễu mạch xác định lề nhiễu Lề nhiễu có chênh lệch điện giới hạn (còn gọi ngưỡng logic) mức cao thấp ngã ngã vào cổng (H 3.15) (H 3.15) Tín hiệu vào mạch logic xem mức có trị >VIH(min) mức VNH làm cho điện ngã vào rơi vào vùng bất định mạch khơng nhận tín hiệu thuộc mức logic Tương tự cho trường hợp ngã mức thấp tín hiệu nhiễu có trị dương biên độ >VNL đưa mạch vào trạng thái bất định Logic cấp dòng logic nhận dòng Một mạch logic thường gồm nhiều tầng kết nối với Tầng cấp tín hiệu gọi tầng thúc tầng nhận tín hiệu gọi tầng tải Sự trao đổi dòng điện hai tầng thúc tải thể logic cấp dòng logic nhận dòng (H 3.16a) cho thấy hoạt động gọi cấp dòng: Khi ngã mạch logic mức cao, cấp dịng IIH cho ngã vào mạch logic 2, vai trò tải nối mass Ngã cổng nguồn dòng cấp cho ngã vào cổng 4/6 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ (H 3.16b) cho thấy hoạt động gọi nhận dòng: Khi ngã mạch logic mức thấp, nhận dịng IIL từ ngã vào mạch logic xem nối với nguồn VCC (H 3.16) Thường dòng nhận tầng thúc mức thấp có trị lớn so với dịng cấp mức cao, nên người ta hay dùng trạng thái cần gánh tải tương đối nhỏ, ví dụ cần thúc cho led, người ta dùng mạch (H 3.17a) mà khơng thể dùng mạch (H 3.17b) (a) (H 3.17) (b) Tính Schmitt Trigger Trong phần giới thiệu lề nhiễu, ta thấy khoảng điện nằm ngưỡng logic, khoảng điện ứng với transistor làm việc vùng tác động Khoảng cách xác định lề nhiễu có tác dụng làm giảm độ rộng sườn xung (tức làm cho đường dốc lên dốc xuống tín hiệu dốc hơn) qua mạch Lề nhiễu lớn vùng chuyển tiếp ngã vào nhỏ, tín hiệu thay đổi trạng thái khoảng thời gian nhỏ nên sườn xung dốc Tuy nhiên khoảng sườn xung nằm vùng chuyển tiếp nên tín hiệu khơng vng hồn tồn (H 3.18a) (H 3.18b) minh họa điều 5/6 THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ (H 3.18) Để cải thiện dạng tín hiệu ngã ra, bảo đảm tính miễn nhiễu cao, người ta chế tạo cổng có tính trễ điện (H 3.19a), gọi cổng Schmitt Trigger (H 3.19b) mô tả mối quan hệ Vout Vin cổng đảo Schmitt Trigger (H 3.19) (H 3.20a&b) ký hiệu cổng Schmitt Trigger (a) (b) (H 3.20) 6/6 ...THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ - IOL: Dịng điện ngã mức thấp (Low level output current): Dòng điện lớn ngã nhận mức thấp - ICCH,ICCL: Dòng điện chạy qua IC ngã mức cao thấp Ngoài cịn số thơng số khác... loại Fan-Out ứng với trạng thái logic ngã ra: Thường hai giá trị Fan-Out khác nhau, sử dụng, để an toàn, ta nên dùng trị nhỏ hai trị 2/6 THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ Fan-Out tính theo đơn vị Unit... cấp cho ngã vào cổng 4/6 THƠNG SỐ KỸ THUẬT CỦA IC SỐ (H 3.16b) cho thấy hoạt động gọi nhận dòng: Khi ngã mạch logic mức thấp, nhận dịng IIL từ ngã vào mạch logic xem nối với nguồn VCC (H 3.16)