Vậy năng lượng mà IC sẽ dùng là P = Vcc.Icc. Với Icc là dòng trung bình khi các cổng hoạt động ở mức cao và mức thấp. Năng lượng này không phải là
được sử dụng có ích hết mà sẽ bị mất đi một phần ở dạng nhiệt do phải đốt nóng các điện trở, transistor khi mạch hoạt động, nó được gọi là công suất tiêu tán.
Khi không chuyển mạch, nguồn vẫn phải cung cấp đểđảm bảo phân cực cho mạch do đó vẫn có mất mát một ít năng lượng, đó là công suất tĩnh.
Khi hoạt động chuyển mạch, năng lượng bị mất đó được quy về công suất
động, nếu tần số càng cao, mạch chuyển mạch càng nhiều thì nó phải lớn lên. Công suất tiêu tán chung sẽ là tổng của hai loại mất mát trên:
P = Ps + Pd
Ps của các cổng logic tính chung khoảng 10mW
Công suất tiêu tán được nói đến đểđánh giá chất lượng của IC, rõ ràng nếu mạch logic nào có nó thấp thì được đánh giá cao hơn, nhưng cũng có một tiêu chuẩn khác cần quan tâm là tốc độ chuyển mạch của cổng.
2.2 Tốc độ chuyển mạch
Ta biết rằng cấu tạo của cổng logic cũng chỉ là các linh kiện điện tử,
transistor ngắt dẫn cần phải có thời gian do đó nếu ngõ vào của cổng logic thay đổi trạng thái thì chắc chắn ngõ ra không thể thay đổi ngay được, thời gian đó rất nhỏ, được gọi là thời gian chuyển tiếp và sai biệt về thời gian giữa sự thay đổi logic ngõ ra so với ngõ vào được gọi là trì hoãn truyền
Đặc tính chuyển mạch của 1 cổng NOT mạch TTL được minh hoạ như hình vẽ
sau
Trong đó :
tPHL : thời gian chuyển tiếp cạnh xuống tPLH : thời gian chuyển tiếp cạnh lên tPLH : thời gian chuyển tiếp cạnh lên
Khi trì hoãn truyền tPHL hay tPLH bằng đúng nửa chu kì tín hiệu thì cổng logic sẽ không còn tác dụng nữa (chẳng hạn với cổng NOT sẽ không còn đảo chính xác được). Điều này đặt giới hạn lên tần số thay đổi dữ liệu ngõ vào
Ta có fmax = 1/2tPLH
Điều này có nghĩa là fmax càng cao thì cổng càng chuyển mạch tốt, nhanh, nhưng nếu vượt qua fmax (giá trị quy định trong tờ dữ liệu của nhà sản xuất) thì mạch sẽ hoạt động sai logic.
Để đánh giá chính xác giữa các loại cổng người ta đã liên kết cả hai đặc tính công suất tiêu tán và tốc độ chuyển mạch lại thành tích số tốc độ - công suất. Nếu tích này càng nhỏ thì cổng càng tốt và thích hợp với nhiều ứng dụng tốc độ cao hay công suất tiêu tán thấp hay cả hai.
2.3 Tham số về áp và dòng
VIH (min): điện áp đầu vào mức cao, mức áp nhỏ nhất mà cổng logic có thể
hiểu là mức cao (1).
VIL (max): điện áp đầu vào mức thấp, mức áp lớn nhất mà cổng logic có thể
hiểu là mức thấp (0) ở ngõ vào.
VOH (min): điện thếđầu ra ở mức cao, mức áp nhỏ nhất mà cổng logic cho ra khi ở mức cao.
VOL (max): điện thếđầu ra ở mức thấp, mức áp lớn nhất mà cổng logic cho ra khi ở mức thấp.
IIH: dòng điện đầu vào mức cao, là dòng sinh ra khi đầu vào cổng logic
đang ở cao.
IIL: dòng điện đầu vào mức thấp, là dòng sinh ra khi đầu vào cổng logic
đang ở thấp.
IOH: dòng điện đầu ra mức cao, là dòng sinh ra khi đầu ra cổng logic đang ở
cao.
IOL: dòng điện đầu ra mức thấp, là dòng sinh ra khi đầu ra cổng logic đang
ở thấp.
Các giá trịđiển hình của các dòng áp vào ra của một cổng logic loại chuẩn có thểđược tóm tắt như hình sau:
Lưu ý về chiều dòng điện nếu mang dấu “–“ thì tức là chỉ dòng chảy ra từ
mạch. Giá trị các dòng điện thường thay đổi theo tải, nếu vượt quá trịđiển hình (chẳng hạn IOH vượt quá 0,4mA thì áp mức cao VOH sẽ bị tụt xuống dưới 2,4V rơi vào vùng bất định, và khi này mạch có thể không hiểu được mức logic ngõ ra đó là cao hay thấp, tức là hoạt động logic sẽ bị sai.
2.4 Tính chống nhiễu :
Đôi khi các điện áp và dòng điện vào ra cổng logic đã được đảm bảo ngoài vùng bất định nhưng mạch vẫn có thể hoạt động sai logic, đó là do ảnh hưởng của nhiễu gồm nhiễu từ bên ngoài thâm nhập vào (sấm sét, đóng tắt cầu dao điện, bugi xe, đèn tube khởi động...) tạo điện từ trường cảm ứng vào mạch hay nhiễu phát sinh ra chính bên trong mạch đặc biệt là các xung nhọn xuất hiện trên đường tiếp điện trong mạch do các chuyển tiếp mạch tạo nên. Chính những nhiễu biên độ âm hay dương này chồng lên mức logic
Chính vì thế mà các cổng logic cũng được so sánh ở khả năng chống lại nhiễu này còn gọi là đặc tính kháng nhiễu. Ta tính đến nó ở trường hợp không có tải, giao tiếp giữa 2 cổng logic
Hiệu VOH (min) – VIH (min) gọi là lề nhiễu mức cao VNH Hiệu VIL (max) – VOL (max) gọi là lề nhiễu mức thấp VNL Ví dụ 1: Chẳng hạn 1 cổng logic có thông số như bảng sau :
Thì lề nhiễu được tính như sau :
VNH = VOH(min) – VIH(min) = 2,4V – 2V = 0,4V VNL = VIL(max) – VOL(max) = 0,8V – 0,4V = 0,4V VNL = VIL(max) – VOL(max) = 0,8V – 0,4V = 0,4V
Ví dụ 2: cho các thông số của 1 dạng cổng 74LSXX, tính toán lề nhiễu cho mạch :
2.5 Hệ số tải (số toả ra: Fan Out)
Các thông số dòng áp vào ra này cũng còn liên quan tới một thông số khác
đó là hệ số tải fan out, tức là với áp ra như vậy thì cồng logic này có thể lái
được tối đa bao nhiêu cổng logic cùng loại khác. Với loạt TTL thường thì fan out là 10, với các loại TTL khác nhau thì fan out khác nhau đơn cử một cổng logic TTL có thông số như sau:
IOH(max) = 400uA IOL(min) = 8mA IIH(max) = 20uA IIL(min) = 100mA Thì số toả ra ở mức cao là 400uA/20uA = 20 Số toả ra ở mức thấp là 8mA/100uA = 80