frecuencia de MCU AVR vs VCC

En general, los circuitos CMOS no son tan rápidos cuando se reduce el Vdd (dentro de las especificaciones de diseño). La corriente de drenaje disminuye con menos voltaje de compuerta y un Vds dado, por lo que las capacidades de carga no pueden cargarse y descargarse tan rápido. Por lo tanto, no es exclusivo del AVR, aunque puede que no siempre se muestre explícitamente, ya que las especificaciones generalmente solo muestran la región de operación garantizada , no la típica. Si trazara la región de operación típica (suponiendo que tuviera alguna forma de probar realmente los chips), vería una curva suave en lugar de la típica relación lineal por partes.

Por ejemplo, aquí está la especificación de otra parte de Microchip (este es un PIC):

Suponiendo que la limitación se base en la velocidad de conmutación. Es posible que haya chips limitados térmicamente que no puedan operarse con un ciclo de trabajo del 100% a un voltaje más alto, incluso si pueden cambiar tan rápido, porque el calor no se puede eliminar lo suficientemente rápido. El consumo de energía (para ser específico, la parte dinámica del consumo de energía) aumenta con el cuadrado de la tensión de alimentación, todas las demás cosas son iguales. Sin embargo, un pequeño procesador CMOS de 8 bits no estará limitado térmicamente.

Aquí hay un par de razones por las que sucede (estoy hablando de CMOS general).

• El aumento de \ $ V_ {DD} \ $ no no aumenta \ $ V_ {gth} \ $
• A medida que \ $ V_ {DD} \ $ aumenta, menos esta expresión: \ $ \ frac {V_ {gth}} {V_ {DD}} \ $ se convierte en
• El cambio de la capacitancia de la puerta es insignificante (con una baja de \ $ V_ {DD} \ $ vs alta \ $ V_ {DD} \ $). Esto significa que técnicamente es la misma cantidad de electrones que necesitas para bombear hacia la compuerta para que cambie.
• Mayor \ $ V_ {gs} \ $ significa menor \ $ R_ {DON} \ $, lo que da como resultado que more actual pueda fluir.
• Una parte de un transistor CMOS se puede modelar como una fuente actual ya que la corriente es una función de \ $ V_ {gs} \ $, que es aproximadamente 49.9% algún valor y 49.9% algún otro valor y en medio está el Transición / timbre que es despreciable. En otras palabras, el 99.8% del tiempo es constante. Esta viñeta es más bien enfatizar el rol de un aumento de \ $ V_ {gs} \ $.

Creo que con esos puntos, combinados, puede obtener una imagen clara de por qué la frecuencia está relacionada con el \ $ V_ {DD} \ $. He hecho todo lo posible por acercarme a la diferencia de transición con alto / bajo \ $ V_ {DD} \ $.