¿Cómo determinar el tiempo de subida de una hoja de datos?

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Estoy tratando de determinar el tiempo de subida para un componente en mi circuito. No estoy seguro de si mi método actual es correcto y podría usar alguna verificación. Yo también amaría la ayuda en el caso general.

Caso 1: NC7SV86

Estoy usando esta puerta XOR como un inversor de reloj. Estoy alimentando el dispositivo con 3.3 V. Puedo ver en la hoja de datos que el voltaje de salida de nivel ALTO es de 2.2 V, y que la corriente de salida de nivel ALTO es de -24 mA. Así (?) La resistencia de salida es:

\ $ R = \ frac {V} {I} = 92 \ \ Omega \ $.

De la hoja de datos, también aprendemos que la capacitancia de salida es \ $ C_ {OUT} = 4.5 \ \ $ pF. Por lo tanto, la constante de tiempo para la salida es \ $ \ tau_ {RC} = RC = 410 \ \ $ ps.

Entonces, el tiempo de subida es \ $ T_ {r} = 2.2 \ tau_ {RC} = 910 \ \ $ ps.

Lo que parece razonable, pero no tengo forma de verificarlo. Sin embargo, es preocupante porque este tiempo de subida produce una frecuencia de rodilla de: \ $ f_ {knee} = 550 \ \ $ MHz.

Caso 2: 74VCX245

De nuevo, estoy alimentando el dispositivo con 3.3 V.

\ $ R = \ frac {V} {I} = \ frac {3.3 \ V} {100 \ mA} = 33 \ \ Omega \ $

\ $ \ tau_ {RC} = RC = 33 \ \ Omega \ times 7 \ pF = 230 \ \ $ ps

\ $ T_ {r} = 2.2 \ \ tau_ {RC} \ 500 \ \ $ ps

\ $ f_ {knee} \ approx 1000 \ $ GHz

De nuevo, una frecuencia de rodilla realmente alta.

¿Estos cálculos se verifican con todos ustedes? De lo contrario, ¿cuál es su procedimiento recomendado para determinar los tiempos de subida?

La velocidad objetivo para todo el circuito es de 100 MHz (reloj), por lo que entiendo que necesitaré planos de tierra y una cuidadosa adaptación de impedancia.

Gracias a Niel_UK, ahora veo cómo usar el retardo de propagación como una verificación de orden de magnitud, como mínimo.

    
pregunta Edgar P

1 respuesta

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TL; DR debe obtener subtos de sub 2nS de este dispositivo, en cargas prácticas

La mayoría de sus suposiciones y algunas de sus sumas son incorrectas.

Para deducir el tiempo de subida, que es relevante para la situación lógica, utilizarías la corriente de salida en la capacitancia de salida.

Es probable que la capacitancia de salida total sea el 4.5 pF que haya identificado, más el extra para los pads, trazas y la entrada de la siguiente carga (o cargas), por lo que podría ser mucho más alto. Considerar en 20pF. Los búferes destinados a impulsar cargas a menudo se especifican en las cargas de 15pF y 50pF.

La carga de esta carga de salida es la corriente de salida de su puerta. En la página 3 de la hoja de datos, la salida alta se especifica como una salida de al menos 24 mA, cuando la tensión de salida es de 2.2v, con un riel de al menos 2.7v. Este es el mínimo, puede esperar que la corriente sea más alta cuando el voltaje de salida sea más bajo, por ejemplo, pasando el punto crítico a mitad del riel. ¿Cuánto más alto? Algunas hojas de datos dan gráficos de voltaje y corriente de salida, este no. Así que solo sabemos que es más alto.

Lo que le importa a su lógica descendente es el tiempo que transcurre desde una lógica válida de bajo a una lógica válida de alto voltaje. Las mediciones RC tradicionales no son relevantes, como 2.2RC, totalmente sin sentido. Los valores de entrada bajos y altos se especifican como 25% y 75% del voltaje del riel, por lo que debe medir el tiempo de voltaje de salida en una oscilación de 1.65v, digamos 2v para sumas más fáciles y un caso más pesimista.

Digamos que su capacidad de carga es de 24pF (así que puedo hacer las sumas en mi cabeza, y también un caso más pesimista). Esto se está cargando a un mínimo de 24 mA, por lo que a una tasa mínima de 1 V / nS. Esto le dará un récord de tiempo en 2v de no más de 2nS.

También tenemos que hacer las sumas descendentes, una puerta que gira rápido en una dirección y lentamente en la otra no nos sirve. Parte superior de la página 4, corriente de salida de bajo nivel a 0,55 v de salida, al menos 24 mA. 0.55v está más allá del nivel lógico bajo válido, por lo que podemos usar los mismos números y obtener un tiempo de caída máximo de 2 ns.

Sin embargo, ¿es el tiempo de recuperación lo que debería preocuparte?

La hoja de datos proporciona el retardo de propagación, y si observa el diagrama de tiempo de la figura 2, esto se especifica a un 50% de voltaje de salida, por lo que incluye el retardo a través de la puerta
plus la mitad del tiempo de subida
y tiene una garantía máxima de y se encuentra en una capacidad de carga práctica de 30 pF con una carga resistiva también

Creo que la razón por la que la hoja de datos proporciona una cifra bien especificada para el retraso de la propagación, y está silenciada en tiempo de subida, es el retraso de propagación que utiliza el diseñador cuando diseña un sistema.

Pro consejo. Si una hoja de datos no tiene cifras de lo que cree que necesita y tiene cifras de algo que no entiende, pregúntese por qué.

    
respondido por el Neil_UK

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