當(dāng)前位置：首頁 > 模擬 > 模擬

推拉輸出電路的動態(tài)功耗

時(shí)間：2010-06-12 04:22:58

關(guān)鍵字：輸出電路驅(qū)動器電容 HZ

手機(jī)看文章

掃描二維碼
隨時(shí)隨地手機(jī)看文章

[導(dǎo)讀]設(shè)計(jì)者經(jīng)常僅僅根據(jù)所接負(fù)載的直流輸入電流要求，冒險(xiǎn)使推拉輸出電路的負(fù)載達(dá)到它的最大直流扇出能力。特別是當(dāng)設(shè)計(jì)CMOS總線時(shí)這一想法尤其具有誘惑力，因?yàn)榇藭r(shí)理論上的扇出能力是無限的。實(shí)際上重負(fù)載的總路線結(jié)構(gòu)

設(shè)計(jì)者經(jīng)常僅僅根據(jù)所接負(fù)載的直流輸入電流要求，冒險(xiǎn)使推拉輸出電路的負(fù)載達(dá)到它的最大直流扇出能力。特別是當(dāng)設(shè)計(jì)CMOS總線時(shí)這一想法尤其具有誘惑力，因?yàn)榇藭r(shí)理論上的扇出能力是無限的。實(shí)際上重負(fù)載的總路線結(jié)構(gòu)會帶來兩個(gè)缺點(diǎn)，上升時(shí)間將會減慢，而且驅(qū)動器件的功耗將會提高。

下例是一個(gè)重負(fù)載CMOS總線的實(shí)際上升時(shí)間和功耗計(jì)算的例子。

例：CMOS總線的性能

我們正為一臺并行計(jì)算機(jī)的共享存儲器子系統(tǒng)構(gòu)造一個(gè)大型總線，如圖2.8所示?？偩€連接著20個(gè)小的CPU，其中任何一個(gè)都可能存取這個(gè)8位的隨機(jī)訪問存儲器（RAM）。整個(gè)系統(tǒng)裝配在一個(gè)大的電路板上。

該總線是通過阻抗可控的50歐印刷電路走線來實(shí)現(xiàn)的，走線長度為10IN。圖2.8顯示出總線的傳播長度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于74HCT640門電路上的上升時(shí)間，因此在總線的兩端都沒有使用端接器。

根據(jù)直流扇出系數(shù)，我們預(yù)期每個(gè)總路線驅(qū)動器應(yīng)該能夠很容易地驅(qū)動其他20個(gè)電路。已知每個(gè)收發(fā)器的最大傳播延遲為9NS，我們計(jì)劃使總線運(yùn)行在30NS的周期上（33MHZ）。

為了檢驗(yàn)這一設(shè)計(jì)，計(jì)算出每一條印刷線路負(fù)載電容，并分別與三態(tài)輸出的驅(qū)動阻抗相比較，計(jì)算出總線的RC上升時(shí)間。最后計(jì)算每個(gè)驅(qū)動器內(nèi)的功耗。

負(fù)載電路

當(dāng)每個(gè)驅(qū)動器轉(zhuǎn)換到關(guān)閉（OFF）狀態(tài)時(shí)，仍然存在負(fù)載電容。每個(gè)驅(qū)動器的這一I/O負(fù)載電容在手冊中都被制造商標(biāo)明為10PF。我們有20個(gè)負(fù)載，所以負(fù)載電容總共為200PF。加上底板印刷線路的電容2PF/IN，可以得到：

74HCT640的輸出電阻

在SIGNETICS的高速CMOS數(shù)據(jù)手冊上列出了以下指標(biāo)（兩個(gè)驅(qū)動晶體管中上端的情況是最差的）：

VCC=4.5V

VOH=3.84V

I輸出=6.0MA

HCT總線驅(qū)動器上端的輸出電阻：

RC上升時(shí)間

當(dāng)輸出從低電平轉(zhuǎn)換到高電平時(shí)，充電時(shí)間常數(shù)約等于驅(qū)動器輸出電阻乘以輸出負(fù)載電容。

TRC=（110歐）*（220PF）=24NS

數(shù)值TRC是輸出端電壓從低電壓從低電平狀態(tài)升至高電平的63%時(shí)所需的時(shí)間。升至高電平的90%時(shí)所需的時(shí)間是TRC的兩倍多一點(diǎn)。一個(gè)簡單RC電路的10~90%上升時(shí)間是RC乘積的2.2倍：

多么令人驚奇！我們本以為驅(qū)動器的最大傳播遲為9NS，而實(shí)際的延遲變成了53NS！如果該總線運(yùn)行在33MHZ上，數(shù)據(jù)信號在下一比特到來前將沒有足夠的時(shí)間上升或下降到滿幅值。我們把總線頻率降至16MHZ，以便讓數(shù)據(jù)單元獲得更多的間隔時(shí)間。

每個(gè)驅(qū)動器的功耗

VCC=5.5V（最差的情況時(shí)的供電電壓）

C=220PF（負(fù)載電容）

F時(shí)鐘=16MHZ（降低后的時(shí)鐘頻率）

F數(shù)據(jù)=8MHZ（最差的數(shù)據(jù)周期，是時(shí)鐘頻率的1/2）

計(jì)算每個(gè)驅(qū)動器的功耗：

再乘以單個(gè)器件封裝內(nèi)的驅(qū)動器數(shù)目8，即可得到一個(gè)封閉器件的總功耗：

P總=8*0.053=0.424W

一片20個(gè)引腳的塑料封裝芯片消耗的能量還會更多。上面例子中的總線設(shè)計(jì)是不切實(shí)際的，因?yàn)樯仙龝r(shí)間太慢，并且驅(qū)動器的功耗太高。我們必須將該總線的工作頻率降低到16MHZ以下。

本站聲明：本文章由作者或相關(guān)機(jī)構(gòu)授權(quán)發(fā)布，目的在于傳遞更多信息，并不代表本站贊同其觀點(diǎn)，本站亦不保證或承諾內(nèi)容真實(shí)性等。需要轉(zhuǎn)載請聯(lián)系該專欄作者，如若文章內(nèi)容侵犯您的權(quán)益，請及時(shí)聯(lián)系本站刪除。

換一批

鉭電解電容器有哪些分類?鉭電解電容器有哪些優(yōu)點(diǎn)?

為增進(jìn)大家對電容的認(rèn)識，本文將對鉭電解電容器的分類、鉭電解電容器的電場強(qiáng)度、鉭電解電容器的優(yōu)點(diǎn)予以介紹。

關(guān)鍵字：鉭電解電容指數(shù) 電容

[技術(shù)解析]

常用無極電容有哪些?電容器選擇3要素解析!

為增進(jìn)大家對電容器的認(rèn)識，本文將對常用的無極電容以及選擇電容的3要素予以介紹。

關(guān)鍵字：無極電容指數(shù) 電容

[技術(shù)解析]

電容揭秘：安規(guī)電容、X電容、Y電容，你們都了解嗎?

為增進(jìn)大家對電容的認(rèn)識，本文將對電容以及安規(guī)電容、X電容、Y電容予以介紹。

關(guān)鍵字：電容指數(shù) 安規(guī)電容

[電子online]

一份遲到的電協(xié)會員禮物

硬件的學(xué)習(xí)之路很長，但是會很有意思。同時(shí)記住一句話，在實(shí)驗(yàn)室里面弄硬件的，第一是保證不短路，第二是保證電容不要炸，同時(shí)保證別觸電就行，其他別慫。

關(guān)鍵字：電路電容電子電路

[電子online]

新的里程碑：項(xiàng)目二——“你好，三極管、電容”結(jié)題

三極管教程是基于項(xiàng)目一的基礎(chǔ)（用可調(diào)電阻來理解三極管的工作原理），對三極管的放大原理進(jìn)行了更詳細(xì)的說明。告訴大家三極管放大的實(shí)質(zhì)是：“小信號對大信號的控能量制過程”，而并非是“小信號變?yōu)榇笮盘柕哪芰哭D(zhuǎn)換過程”。

關(guān)鍵字：三極管電容放大原理

[電子online]

電感抑制電流的原因

電感的工作特點(diǎn)其實(shí)與電容對的工作特點(diǎn)十分相似，其工作特性主要有兩個(gè)：1、電流不能突變；2、對電流“通直阻交”。而電感具有以上的兩個(gè)特性的原因是“電感會儲存磁場”。

關(guān)鍵字：電容電感磁場

[電子online]

電容、電感是如何儲能的

在講解電感的儲能方式之前，先看看電容是如何儲能的。在項(xiàng)目二的視頻中可以了解到，電容儲存的能量時(shí)電壓，而在能量的角度上，我們可以把電壓稱之為“電場”。故，電容是一個(gè)儲存電場的物質(zhì)。

關(guān)鍵字：電感電容電場

[電子online]

三極管初級教程——即將開錄

本期的三極管初級教程主要是講解三極管的基本用途：開、關(guān) 以及放大作用。同時(shí)還涉及到電容的充放電的工作原理講解。另外，根據(jù)三極管其中的導(dǎo)通特性，舉例講解三極管在電路設(shè)計(jì)中的注意事項(xiàng)，同時(shí)通過舉例，講解三極管在實(shí)際的電路...

關(guān)鍵字：三極管電容電阻參數(shù)

[美通社全球TMT]

中國廣電5G（上海）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)啟航

（全球TMT2022年9月29日訊）9月28日，中國廣電5G（上海）網(wǎng)絡(luò)服務(wù)精彩啟航儀式在東方明珠電視塔舉行。根據(jù)中國廣電與上海文廣集團(tuán)此次簽署的戰(zhàn)略合作協(xié)議，雙方將立足網(wǎng)絡(luò)設(shè)施、技術(shù)創(chuàng)新、內(nèi)容運(yùn)營、市場營銷及線上線下...

關(guān)鍵字：中國廣電網(wǎng)絡(luò) 5G HZ

[技術(shù)解析]