Niveles de lógica de "alto voltaje" por qué son raros

1) En realidad es cierto, pero es más que en los circuitos integrados modernos los transistores son más pequeños, lo que significa que la tensión de alimentación debe ser menor debido a las estructuras más pequeñas. El límite es la intensidad de campo (voltios por distancia) que se puede manejar, de modo que cuando la distancia disminuye, el voltaje también debe disminuir. La cantidad de energía que se consume también se relaciona con esto, pero esto también puede ajustarse por separado mediante el implante de voltaje de umbral que ofrece una opción entre el consumo de energía rápido pero alto o el consumo de energía más lento pero más pequeño.

2) Si destruyes un IC, es muy raro que los cables se derritan, dependiendo de lo que hiciste mal, hay muchas formas de dañar un IC. La inversión de la tensión de alimentación, por ejemplo, daña los diodos de protección ESD. Estos no tienen nada que ver con la funcionalidad del propio IC, pero deben estar allí para protegerlo contra descargas de ESD.

3) lo que ves es el empaque, el IC en sí será solo de unos pocos milímetros cuadrados de área. El hecho es que en la década de 1970 solo pudimos colocar un par de miles de transistores en unos pocos milímetros cuadrados. Hoy en día, podemos ajustar fácilmente cientos de miles de transistores en unos pocos milímetros cuadrados. Esto se debe a procesos de fabricación de IC más modernos.

4) probablemente se necesiten -28 voltios para el VFD. No encontrará IC modernos que puedan manejar voltajes ya que casi nadie usa VFD, ya que estos consumen mucha energía.

La interfaz con esta tecnología antigua es un desafío, realmente debes saber lo que estás haciendo. No es para principiantes.

Hay tres razones por las que no se producen ICs con un voltaje tan alto (más):

• Un voltaje más alto requiere mayor espacio entre las trazas. No es necesario que necesiten trazas más grandes (la anchura de la traza depende de la corriente, no del voltaje), pero si están demasiado juntas, la alta tensión causará avería eléctrica , causando que los dos rastros se acorten. Por lo tanto, significa que el chip chip debe ser más grande para tener en cuenta la separación entre las interconexiones. Y los chips más grandes son más caros.

• Mayor voltaje significa mayores requisitos de potencia (para la misma resistencia). Hoy en día, el diseño del chip está claramente orientado hacia un bajo consumo de energía, por lo que los diseñadores de chips tienden a utilizar el voltaje más bajo posible que todavía permite una interfaz externa conveniente con el chip. La mayoría de las MPU de gama alta incluso tienen un voltaje de trabajo interno que es inferior al utilizado para la interfaz externa (con traductores de nivel para cada pin) para permitir el menor consumo de energía.

• Voltajes más altos significan que la oscilación de la señal es mayor cuando cambia el estado lógico. Por lo tanto, si la velocidad de giro es la misma, lleva más tiempo cambiar el estado y, por lo tanto, limita la frecuencia operativa. Sin embargo, esto debe mitigarse: esto es cierto cuando se compara un chip que funciona a 28V con un chip que funciona a 3.3V, pero no es cierto cuando se hace que el mismo chip funcione a, por ejemplo, 2.0V frente a 3.3V. En este caso, generalmente, el voltaje más alto puede permitir frecuencias de operación más rápidas (al costo de un lote mayor consumo de energía) debido a que la mayor diferencia de voltaje aplicada a las puertas de feto hace que la conmutación sea realmente más rápida la tasa es mucho más alta).

En general, no hay ninguna ventaja real en hacer que el chip sea capaz de trabajar con altos voltajes, excepto en facilitar la interconexión con periféricos de lujo. Entonces, en realidad es mucho más barato hacer que los chips lógicos funcionen a baja tensión y utilizar circuitos específicos para interconectarse con periféricos de lujo cuando sea necesario.

En realidad, puede obtener la lógica CD4000 que puede llegar hasta 15V. Dicho esto, reemplazó la lógica del transistor que operaba a 5V. CD4000 fue reemplazado por la lógica 74HC que puede operar a 3.3V, por lo que puede ver que el voltaje "estándar" se estableció hace décadas.

En procesadores y similares, el movimiento es hacia pequeños y pequeños, pero una amplia variedad de circuitos integrados funciona perfectamente bien con 3.3V. Los voltajes más bajos principalmente le brindan beneficios en las pérdidas de conmutación y la corriente de fuga. Esos realmente se convierten en un problema solo con una lógica de muy alta densidad y / o interfaces de alta velocidad.

La razón por la que 3.3V es popular es porque los voltajes muy bajos, como 1.2V, son un dolor en la parte trasera para generar y trabajar. También cortar el voltaje a menudo significa aumentar la corriente que puede llegar a ser problemática.