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

Estoy tratando de determinar el tiempo de subida de un componente en mi circuito. No estoy seguro si mi método actual es correcto y podría necesitar alguna verificación. Me encantaría ayudar en el caso general también.

Caso 1: NC7SV86

Estoy usando esta puerta XOR como 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. Entonces (?) la resistencia de salida es:

R = V I = 92   Ω .

De la hoja de datos, también aprendemos que la capacitancia de salida es C O tu T = 4.5   pF. Por lo tanto, la constante de tiempo para la salida es τ R C = R C = 410   PD.

Entonces, el tiempo de subida es T r = 2.2 τ R C = 910   PD.

Lo cual parece razonable, pero no tengo forma de verificarlo. Preocupante, sin embargo, porque este tiempo de subida produce una frecuencia de codo de: F k norte mi mi = 550   Megahercio.

Caso 2: 74VCX245

Nuevamente, estoy alimentando el dispositivo con 3.3 V.

R = V I = 3.3   V 100   metro A = 33   Ω

τ R C = R C = 33   Ω × 7   pag F = 230   PD

T r = 2.2   τ R C   500   PD

F k norte mi mi ≈ 1000 GHz

Una vez más, una frecuencia de rodilla muy alta.

¿Estos cálculos se verifican con todos ustedes? Si no es así, ¿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 coincidencia de impedancia.

Gracias a Neil_UK, ahora veo cómo usar el retardo de propagación como una verificación de orden de magnitud, al menos.

Edgar, me preocupan algunos detalles de tus cálculos. Por ejemplo, calculas que 3.4 V 100 mamá es 340 Ω . Tampoco estoy necesariamente de acuerdo con su primer cálculo sobre la resistencia de salida. ¿Podría revisar las cosas un poco más arriba y tal vez ampliar su razonamiento sobre la resistencia de salida en la parte superior?
Las hojas de datos proporcionan retrasos de propagación, entonces, ¿por qué no utilizarlos en su lugar? ¿Qué es importante sobre el tiempo de subida? ¿Te preocupa EMI?
El tiempo de subida tiene que ser menor que el retardo de propagación. El retraso de propagación de la primera parte es de 3 ns como máximo a 3,3 V. Esto es con una carga de 500 Ohm/30pF. Esta es una parte bastante rápida. Probablemente tendrá tiempos de subida inferiores a 1ns si puede mantener la carga a un nivel razonable. No estoy mirando la segunda parte.
Jonk, gracias por señalar esos graves errores. Han sido corregidos. Adam, tengo la impresión de que debería igualar la impedancia en la frecuencia de la rodilla. Su cálculo requiere el cálculo del tiempo de subida. Sin embargo, corrígeme si me equivoco.
En el caso 2, ¿por qué utiliza 3,4 V en el cálculo cuando la tensión de alimentación indicada es de 3,3 V?
Las dos frecuencias de rodilla no son consistentes. El segundo debe ser 1900 MHz para que sea coherente con la forma en que se calcula en el caso 1 (en el segundo caso, la constante de tiempo es aproximadamente la mitad del primer caso y, por lo tanto, la frecuencia de codo debe ser aproximadamente el doble). Tal vez sea un error tipográfico: ¿no se escribió el "1" inicial?
¿Por qué calcula la frecuencia de la rodilla como el inverso del tiempo de subida? ¿No es 1/(2*pi*tau) en su lugar (aproximadamente 2,8 veces menor, aproximadamente 400 MHz y 700 MHz, respectivamente)?
Pedro, tienes razón. Dejé caer un factor de dos en mi calculadora. Estoy usando Fknee= 0.5/Ristime como en el libro HSDD de Howard Johnson.
La impedancia del conductor tiene la mayor importancia cuando comienza a conducir la línea de transmisión. En este momento inicial, la salida es esencialmente de cero voltios. Por lo tanto, la impedancia del controlador debe calcularse como Vcc sobre una CORRIENTE CORTA típica, que generalmente es mucho más que las corrientes especificadas en los niveles de VOH o VOL, pero no siempre especificado. La impedancia de salida del controlador no es lineal, y todas estas estimaciones son solo conjeturas útiles pero de orden de magnitud.
Ali, creo que tienes razón. Esta fue la aproximación más cercana que pude hacer, dado que la hoja de datos no proporciona curvas. Sin embargo, revisé la hoja desde su comentario y encontré una especificación llamada corriente de fuente/sumidero de salida de CC (I_OH/I_OL). ¿Crees que esto se acerca más a la corriente que mencionas?
No estoy seguro, creo que la salida I_OH/L todavía está definida en los niveles lógicos VH y VL, mientras que necesita saber cuál es el cortocircuito. Recuerdo haber intentado simular con la inserción de fallas en los DIMM SDARM hace 20 años, me sorprendió descubrir que la corriente corta era> 500 mA, según las especificaciones.

Respuestas (1)

TL; DR, debe obtener tiempos de subida inferiores a 2 nS 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, usaría la corriente de salida en la capacitancia de salida.

Es probable que la capacitancia de salida total sea de 4,5 pF que ha identificado, más extra para los pads, las pistas y la entrada de la siguiente carga (o cargas), por lo que podría ser mucho mayor. Calcule 20pF. Los amortiguadores destinados a impulsar cargas a menudo se especifican en las cargas de 15pF y 50pF.

Cargar esta carga de salida es la corriente de salida de su puerta. En la página 3 de la hoja de datos, se especifica que la salida alta es de al menos 24 mA, cuando el voltaje de salida es de 2,2 V, con un riel de al menos 2,7 V. Este es el mínimo, puede esperar que la corriente sea mayor cuando el voltaje de salida sea menor, por ejemplo, pasando por el punto crítico del riel medio. ¿Cuánto más alto? Algunas hojas de datos dan gráficos de voltaje y corriente de salida, esta no. Así que sabemos que es más alto.

Lo que importa para su lógica descendente es el tiempo desde una lógica válida baja hasta una lógica válida de alto voltaje. Las mediciones tradicionales de RC no son relevantes, como 2.2RC, totalmente sin sentido. Los valores de entrada alto y bajo se especifican como 25 % y 75 % del voltaje del riel, por lo que debe cronometrar el voltaje de salida a través de una oscilación de 1,65 V, digamos 2 V para sumas más fáciles y un caso más pesimista.

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

También tenemos que hacer las sumas descendentes, una puerta que se abre 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 una salida de 0,55 V, 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 2nS.

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

La hoja de datos proporciona el retraso de propagación, y si observa el diagrama de tiempo de la figura 2, esto se especifica al 50% del voltaje de salida, por lo que incluye el retraso a través de la puerta
más la mitad del tiempo de subida
y tiene una garantía máxima
y está en una carga práctica capacitancia de 30pF 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 propagación, y no dice nada sobre el tiempo de subida, es el retraso de propagación que usan los diseñadores cuando diseñan un sistema.

Consejo profesional. Si una hoja de datos no tiene cifras para lo que cree que necesita y sí tiene cifras para algo que no comprende, entonces pregúntese por qué.

(+1) Buen razonamiento en la parte posterior del sobre (¡y agregaría un +1 para el consejo profesional si pudiera! :-)
Sugerencia: de la hoja de datos: 1,7 ns tPD a 3,3 V (Typ) me dice que las velocidades, los retrasos, etc. dependen del voltaje de suministro. Más de la hoja de datos: Velocidad extremadamente alta tPD1.0 ns tipo para 2.7V a 3.6V VCC1.2 ns tipo para 2.3V a 2.7V VCC1.9 ns tipo para 1.65V a 1.95V VCC3.2 ns tipo para 1.4V a 1,6 V VCC6,0 ns tipo para 1,1 V a 1,3 V VCC15,0 ns tipo para 0,9 V VCC
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