Интерпретация результатов, когда температура IC соответствует всем категориям

Недавно я загрузил техническое описание одной из микросхем, которые я использую в своем проекте, знакомого мне сдвигового регистра 74HC164. URL таблицы данных находится здесь:

https://assets.nexperia.com/documents/data-sheet/74HC_HCT164.pdf

Затем я заглядываю внутрь, чтобы попытаться выяснить, сколько времени требуется чипу для обработки различных состояний, и он предоставляет три температурных категории, как показано на рисунке:

Даташит 74hc164 от nexperia

Поскольку моя схема никогда не перегревается и работает при нормальной комнатной температуре, я нахожу это конкретное техническое описание запутанным. Это потому, что мой сценарий соответствует двум температурным категориям, а возможно, и трем. Для меня комнатная температура составляет 21 градус, поэтому единственная категория, которая МОЖЕТ ко мне не относиться, — это категория 25 градусов по Цельсию.

Допустим, я хотел определить задержку распространения на основе предоставленной информации. Какое значение следует использовать?

  1. Худший случай 255 нс (потому что диапазон температур от -40 до +125 градусов)?

ИЛИ

  1. Нужен ли мне специальный (скажите, он не дорогой) термометр, чтобы измерять диапазон градусов моего чипа во время его работы и получать результаты, основанные на диапазоне температур, который сообщает специальный термометр?

ИЛИ

  1. Я должен предположить, что эти температуры означают максимальное повышение температуры контура, когда он работает, и соответствуют столбцу 25 градусов?

Или есть другой способ рассчитать значение, основанное на том, что микросхема вообще не нагревается даже при правильном подаче на нее мощности и нахождении всей схемы в помещении при комнатной температуре?

Ответы (2)

Технически, если вы не работаете точно при 25°C, вам нужно использовать максимальное значение от -40°C до 85°C, так как это наименьшее ведро, которое соответствует вашей температуре (при условии, что ваша доска не нагревается слишком сильно, и вы ничего не делаете). например, работа вашей платы при температуре окружающей среды 75C или 80C), поэтому вам нужно использовать 215ns. Однако это применимо только в том случае, если вы работаете на 2,0 В. Увеличьте это до 4,5 В, и вы получите 43 нс.

В действительности задержка распространения, вероятно, будет около типичного значения с максимальным значением 170 нс, поскольку температура немного ниже 25 ° C, а схемы имеют тенденцию нагреваться при использовании.

Еще одна вещь, о которой следует помнить, это то, что эти максимумы в большинстве случаев очень консервативны. Они учитывают как температурные углы, так и изменения процесса. Вы можете обнаружить, что фактическая задержка распространения немного меньше максимальной.

Если вы очень обеспокоены задержкой распространения, вы можете:

  1. Измерьте задержку распространения этой микросхемы на каждой плате. Это не редкость, и для прецизионного оборудования почти всегда есть часть, которую необходимо охарактеризовать для каждой платы в целях калибровки. Вам также нужно будет нагреть плату и охладить ее в климатической камере, если только вы не укажете, что она будет работать в соответствии со спецификацией при определенной температуре окружающей среды.

  2. Измерьте выборку интегральных схем и дайте себе достаточно «теплых пушистиков», чтобы максимальная задержка распространения была около некоторого значения.

  3. Найдите сдвиговый регистр с более жесткими характеристиками. Вы можете сделать это, либо используя реальную деталь, либо реализуя ее в FPGA или CPLD и ограничивая инструменты синтеза так, чтобы они соответствовали нужным спецификациям.

  4. Спроектируйте свою плату так, чтобы она соответствовала времени с самыми худшими характеристиками. (Вы должны сделать это в любом случае, даже если вы не очень обеспокоены)

Если бы я был очень обеспокоен задержкой распространения, я бы выбрал вариант 1, 3 и 4, отдав предпочтение вариантам 3 и 4.

Примечание: если вы хотите измерить температуру чипа и узнать свой реальный температурный диапазон, вам просто нужна термопара, приклеенная к корпусу микросхемы или парящая в воздухе. В наши дни они поставляются со многими мультиметрами и довольно дешевы.

Хорошо, я изначально думал об использовании наихудшего значения, но я хотел убедиться.

Ваша температура будет варьироваться в этой реализации CMOS, в первую очередь из-за а) медленных входных тактовых импульсов, которые допускают много сквозных токов, когда и NFET, и PFET --- кратко --- включены, и течет ток CROWBAR ; ожидайте 1 миллиампер на логический элемент внутри микросхемы, которая меняет состояние (вы должны поместить резистор 1 Ом из конденсатора SurfaceMount 0,1 мкФ на вывод VDD и следить за падением напряжения --- установите осциллограф на переменный ток --- на 1 Ом). б) большие емкостные нагрузки на различных выходах; мощность из-за емкостных нагрузок вычисляется как 0,5 * Емкость * Частота * VDD * VDD; при 100 пФ и 10 МГц и 5 вольт мощность 0,5 * 1e-10 * 1e+7 * 5 * 5 = 12,5 милливатт на выход; эта мощность рассеивается внутри этих крошечных полевых транзисторов, управляющих нагрузкой, и является мощностью, доступной для конденсатора вне ИС.

Обратите внимание, что изменение VDD от 4,5 В до 5,5 В вызывает изменение мощности на 20%.

Вы уверены, что там 0,5 для мощности? Предполагая острые края, я получаю
п СРЕДНИЙ "=" 1 Т ( ∫ 0 Т 2 [ В ВНЕ ⋅ − С л ⋅ г В ВНЕ г Икс ] г т + ∫ Т 2 Т [ ( В ДД − В ВНЕ ) ⋅ С л ⋅ г В ВНЕ г Икс ] г т ) "=" 1 Т С л В ДД 2 "=" ф С л В ДД 2
Интерпретация результатов, когда температура IC соответствует всем категориям
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v