邏輯門電路的傳播速度

2021-01-09 電子產品世界

理論上的數字邏輯設計重點關注的是邏輯門電路的傳播延遲。相比之下,高頻電子工程中的許多實際的問題通常只取決於一個更細微的指標:最小輸出轉換時間。圖2.13舉例說明了這一差別。

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較快的轉換時間會導致返回電流,串擾和振鈴等等與傳播延遲無關的問題成倍地增加。如果邏輯產品系列的最小轉換時間比傳播延遲快得多,那麼系統設計時會面臨不必要的麻煩,因為相應器件封裝,電路板布局設計和連接器都必須適應器件的快速轉換時間,而小的傳播延遲只有利於邏輯時序。假設有兩種邏輯產品系列具有相同的最大傳播延遲參數值。其中輸出轉換時間最慢的將會更便宜,而且更好用。

許多邏輯產品系列有多種速度-功率組合可以選用。TTL系列包括LS和S等種類。所有CMOS系列都表現出引人注目的功率-速度關係:從而使任何CMOS系統的功耗與它的時鐘速率成正比。ECL系列產品可以在近乎兩倍於MECL 10KH系列的速度下工作,但是也消耗了兩倍的功率。

制商更強調速度和功率的折衷,因為這樣可以使數據手冊看上去更體面。他們經常不標出器件最小轉換時間。這一個參數非常難於控制,除非製造過程中嵌入特殊的電路以減緩輸出轉換的速率。

這種限定轉換時間的電路已經逐漸地開始進入一些邏輯系列產品,自從1971年MECL 10K系列產品出現以來,所有ECL系列都已經內置了邊沿減緩的電路。出現於1990年的FCT系列產品是第一個內置了邊沿減緩機制的CMOS電路。從那以後,其他的製造商也採用了這種方法。

這快的轉換時間分別通過兩種特定方式導致問題的產生:由電壓突變產生的影響和由電流突變產生的影響。


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