9.3. Параметры цимс

Перечень основных параметров ЦИМС представлен в табл. 9.1. Эти параметры характеризуют следующие основные свойства ЦИМС: 1) быстродействие; 2) потребляемую мощность; 3) помехоустойчивость; 4) нагрузочную способность и др.

Таблица 9.1

Параметры ИМС	ТТЛ	ТТЛШ	КМОП	ЭСЛ
Напряжение питания, В	5	5	3-15	- 5,2
Уровень логического 0, В	0,4	0,5	0,01	-1,6
Уровень логической 1, В	2,4	2,7	2,99-14,99	-0,9
Время задержки Тз, нс	25	10	200	3
Коэффициент разветвления по выходу Кр	5-7	10-12	1000	2-5
Статическая помехоустойчивость, В	0,4-1,1	0,4-1,1	2-3	0,1-0,3
Статическая потребляемая мощность Рп, мВт	2-40	2-40	0,1-0,001	20-80
Серии ИМС	К155, К555, КР1533	К531, КР1531	К561, КР1561, К1564 КР1554	К500, К1500, К193

Быстродействие определяется средней задержкой сигнала Тз, равной среднему арифметическому задержек включения и выключения одного инвертора. При определении Тз в качестве границ временных интервалов обычно берут точки на фронтах, соответствующие уровням 0,1 и 0,9 этого перепада. По средней задержке логические ИМС делятся на следующие группы:

сверхбыстродействующие (Тз < 5 нс),

быстродействующие (5 < Tз < 10 нс),

среднего быстродействия (10 < Tз < 100 нс),

малого быстродействия (Tз > 100 нс).

Потребляемая мощность зависит от того, какие сигналы поданы на входы этой ИМС. Поэтому данное свойство принято оценивать средней мощностью (Рп), потребляемой типовым логическим элементом во включенном и выключенном состояниях. Как правило, чем выше быстродействие ЦИМС, тем больше средняя потребляемая ими мощность. В процессе переключения логического элемента средняя мощность выше статической мощности, вследствие всплесков тока в переходных режимах. Поэтому в динамическом режиме потребляемая мощность зависит от частоты F переключения:

Pд = (U¹ - U⁰)2C₀F,

где (U¹ – U⁰) – перепад логических уровней; C₀ – выходная емкость, включая емкость монтажа (C₀ = 30–50 пФ). Эффект увеличения потребляемой мощности в динамическом режиме особенно заметен для КМОПТЛ, которые в статическом режиме потребляют очень мало. В связи с этим для КМОПТЛ указывают не статическую, а динамическую потребляемую мощность на определенной частоте переключения.

Помехоустойчивость. Различают статическую и динамическую помехоустойчивость. Статическая помехоустойчивость – это наименьшее постоянное напряжение, которое, будучи добавлено к полезному входному сигналу, вызовет ошибку по всей последующей цепи логических схем. Статическая помеха наблюдается в тех случаях, когда относительно велико сопротивление проводников, подводящих к ИМС напряжение питания. Падения напряжения на "земляной" шине, разные для разных ИМС, будут суммироваться со входными сигналами и могут приводить к сбоям. Для исключения подобных ситуаций необходимо по возможности увеличивать сечение проводников, подводящих питание к ИМС.

Что касается динамической или импульсной помехоустойчивости, то для того чтобы возник сбой, импульсная помеха, как правило, должна быть больше, чем статическая. Поэтому при одинаковой статической помехоустойчивости схемы с большим быстродействием сильнее подвержены действию импульсных помех.

Нагрузочная способность характеризуется параметром Кр, который называется коэффициентом разветвления по выходу. Кр определяется числом входов схем той же самой серии, которые могут быть присоединены к выходу данной схемы без нарушения ее работоспособности. Так как входное сопротивление КМОПТЛ в статическом режиме велико, то последующие элементы практически не нагружают предыдущие. Это дает возможность иметь очень большой коэффициент разветвления по выходу. Однако в динамическом режиме входное сопротивление КМОПТЛ падает из-за наличия входных емкостей. Ток, потребляемый от данной микросхемы, увеличивается.