Параметры, зависящие от времени, называются динамическими. Основными из них являются:
К динамическим параметрам относятся также максимальная рабочая частота , при которой сохраняется работоспособность логический элемент, и динамическая мощность. Эта мощность обусловлена расходом энергии источника питания на перезарядку паразитных емкостей, пересчитанных к выходу логический элемент, при его переключениях из 0 в 1 и из 1 в 0. С ростом частоты значение увеличивается.
Ряд параметров учитывает как статику, так и динамику. Такие параметры называются интегральными. К ним относятся полная потребляемая мощность
Pпот = Pср + Pдин
и работа или энергия переключения
Апер = Pпот tзд.р.ср.
При заданной технологии и схемотехнике (т. е. при заданном значении Апер) можно создавать различные серии ИМС, обладающие либо высоким быстродействием (малое tзд.р.ср) и большой потребляемой мощностью, либо низким быстродействием и малой потребляемой мощностью.
Таким образом, увеличение быстродействия логический элемент при заданной технологии и схемотехнике неизбежно сопровождается увеличением потребляемой мощности.
По соотношению Pср и Pдин все элементы цифровых интегральных схем (ЦИС) подразделяются на две группы. К первой группе относятся элементы, у которых Pср>>Pдин. У таких элементов в некотором диапазоне частот наблюдается слабая зависимость Pпот от частоты . Ко второй группе относятся элементы у которых Pср << Pдин. Для этих элементов зависимость Pпот от частоты близка к линейной. Элементы второй группы являются более совершенными, так как у них сведен до минимума расход мощности в статическом режиме (например, в режиме хранения информации). Энергия переключения характеризует уровень развития технологии, схемотехники и качество ИМС. По мере их совершенствования значение параметра Апер (измеряется в пикоджоулях) уменьшается примерно на 1,5 порядка в десятилетие. Для логических элементов микросхем малой и средней степени интеграции Апер = 1 … 10 пДж, а для логических элементов в БИС и СБИС Апер = 0,01 … 1 пДж. Помимо статических, динамических и интегральных параметров элементы ЦИС характеризуются также схемотехническими и конструктивными параметрами: коэффициентом разветвления по выходу Краз – максимальным числом единичных нагрузок, которые можно одновременно подключить к выходу элемента. Под единичной нагрузкой подразумевается один вход базового элемента этой же серии. Чем больше значение Краз, тем меньшее число логический элемент потребуется для построения сложного цифрового устройства. Однако с ростом Краз снижаются помехоустойчивость и быстродействие. Уменьшение помехоустойчивости логический элемент на биполярных транзисторах происходит из-за увеличения выходных токов при увеличении числа подключённых нагрузок вследствие снижения уровня напряжения U1 и повышения уровня напряжения U0 . Снижение быстродействия обусловлено увеличением ёмкости нагрузки. Поэтому в одной серии микросхем малой, средней и большой степени интеграции содержатся логические элементы, имеющие Краз = 4 … 25; коэффициентом объединения по входу Коб, равным числу входов логического элемента. С увеличением значения этого коэффициента расширяются логические возможности элементов, однако при этом ухудшается их быстродействие. Поэтому число входов большинства логический элемент не превышает 3 … 4, а при необходимости увеличения числа входов применяют специальные логические элементы – расширители; типом и габаритами корпуса; количеством выводов корпуса; надежностью, определяемой интенсивностью или частотой отказов Все параметры ИМС зависят от температуры. Поэтому указывают диапазон температур Тmin … Тmax, в пределах которых отклонения параметров от их номинальных значений не превышают допустимые. Обычно Т = -60 ... +125°С, а для ИМС, предназначенных для работы в менее жестких условиях, Т = -10 ... +70°С. К технико-экономическим параметрам относятся: стоимость ИМС; процент выхода годных ИМС при изготовлении; степень интеграции; функциональная сложность, характеризующая число условных логических преобразований, выполняемых ИМС.
- время задержки распространения сигнала при включении логических элементов ;
- время задержки распространения сигнала при выключении логических элементов.
К динамическим параметрам относятся также максимальная рабочая частота , при которой сохраняется работоспособность логический элемент, и динамическая мощность. Эта мощность обусловлена расходом энергии источника питания на перезарядку паразитных емкостей, пересчитанных к выходу логический элемент, при его переключениях из 0 в 1 и из 1 в 0. С ростом частоты значение увеличивается.
Ряд параметров учитывает как статику, так и динамику. Такие параметры называются интегральными. К ним относятся полная потребляемая мощность
Pпот = Pср + Pдин
и работа или энергия переключения
Апер = Pпот tзд.р.ср.
При заданной технологии и схемотехнике (т. е. при заданном значении Апер) можно создавать различные серии ИМС, обладающие либо высоким быстродействием (малое tзд.р.ср) и большой потребляемой мощностью, либо низким быстродействием и малой потребляемой мощностью.
Таким образом, увеличение быстродействия логический элемент при заданной технологии и схемотехнике неизбежно сопровождается увеличением потребляемой мощности.
По соотношению Pср и Pдин все элементы цифровых интегральных схем (ЦИС) подразделяются на две группы. К первой группе относятся элементы, у которых Pср>>Pдин. У таких элементов в некотором диапазоне частот наблюдается слабая зависимость Pпот от частоты . Ко второй группе относятся элементы у которых Pср << Pдин. Для этих элементов зависимость Pпот от частоты близка к линейной. Элементы второй группы являются более совершенными, так как у них сведен до минимума расход мощности в статическом режиме (например, в режиме хранения информации). Энергия переключения характеризует уровень развития технологии, схемотехники и качество ИМС. По мере их совершенствования значение параметра Апер (измеряется в пикоджоулях) уменьшается примерно на 1,5 порядка в десятилетие. Для логических элементов микросхем малой и средней степени интеграции Апер = 1 … 10 пДж, а для логических элементов в БИС и СБИС Апер = 0,01 … 1 пДж. Помимо статических, динамических и интегральных параметров элементы ЦИС характеризуются также схемотехническими и конструктивными параметрами: коэффициентом разветвления по выходу Краз – максимальным числом единичных нагрузок, которые можно одновременно подключить к выходу элемента. Под единичной нагрузкой подразумевается один вход базового элемента этой же серии. Чем больше значение Краз, тем меньшее число логический элемент потребуется для построения сложного цифрового устройства. Однако с ростом Краз снижаются помехоустойчивость и быстродействие. Уменьшение помехоустойчивости логический элемент на биполярных транзисторах происходит из-за увеличения выходных токов при увеличении числа подключённых нагрузок вследствие снижения уровня напряжения U1 и повышения уровня напряжения U0 . Снижение быстродействия обусловлено увеличением ёмкости нагрузки. Поэтому в одной серии микросхем малой, средней и большой степени интеграции содержатся логические элементы, имеющие Краз = 4 … 25; коэффициентом объединения по входу Коб, равным числу входов логического элемента. С увеличением значения этого коэффициента расширяются логические возможности элементов, однако при этом ухудшается их быстродействие. Поэтому число входов большинства логический элемент не превышает 3 … 4, а при необходимости увеличения числа входов применяют специальные логические элементы – расширители; типом и габаритами корпуса; количеством выводов корпуса; надежностью, определяемой интенсивностью или частотой отказов Все параметры ИМС зависят от температуры. Поэтому указывают диапазон температур Тmin … Тmax, в пределах которых отклонения параметров от их номинальных значений не превышают допустимые. Обычно Т = -60 ... +125°С, а для ИМС, предназначенных для работы в менее жестких условиях, Т = -10 ... +70°С. К технико-экономическим параметрам относятся: стоимость ИМС; процент выхода годных ИМС при изготовлении; степень интеграции; функциональная сложность, характеризующая число условных логических преобразований, выполняемых ИМС.