Частота MCU AVR против VCC

Как правило, КМОП-схемы не так быстродействующие при уменьшении Vdd (в пределах проектных спецификаций). Ток стока снижается при меньшем напряжении на затворе и заданном Vds, поэтому емкость нагрузки не может заряжаться и разряжаться так быстро. Таким образом, это не уникально для AVR, хотя это не всегда может быть показано явно, поскольку в спецификациях обычно указывается только область гарантированной работы, а не типичная. Если вы начертите типичную область работы (при условии, что у вас есть способ полностью протестировать микросхемы), вы увидите плавную кривую, а не типичную кусочно-линейную зависимость.

Например, вот спецификация для другой части Microchip (это PIC):

Это предполагает, что ограничение основано на скорости переключения. Возможно, существуют микросхемы с термическим ограничением, которые не могут работать со 100% рабочим циклом при более высоком напряжении, даже если они могут переключаться так быстро, потому что тепло не может быть отведено достаточно быстро. Потребляемая мощность (точнее, динамическая часть потребляемой мощности) увеличивается пропорционально квадрату напряжения питания при прочих равных условиях. Тем не менее, небольшой 8-битный CMOS-процессор не будет иметь тепловых ограничений.

Вот несколько причин , почему это происходит (я говорю об общей CMOS).

• Увеличение$V_{DD}$не увеличивается _$V_{gth}$
• Как$V_{DD}$вверх, тем меньше это выражение:$\frac{V_{gth}}{V_{DD}}$становится
• Изменение емкости затвора незначительно (при малом$V_{DD}$по сравнению с высоким$V_{DD}$). Это означает, что технически это то же самое количество электронов, которое вам нужно закачать в затвор, чтобы он переключился.
• Выше$V_{gs}$означает ниже$R_{DON}$что приводит к большему току, способному течь.
• Часть КМОП-транзистора можно смоделировать как источник тока, поскольку ток является функцией$V_{gs}$, что составляет примерно 49,9% некоторого значения и 49,9% некоторого другого значения, а между ними находится переход / звон, которым можно пренебречь. Другими словами, в 99,8% случаев он постоянен. Эта пуля скорее для того, чтобы подчеркнуть роль увеличенного$V_{gs}$.

Я полагаю, что с этими точками, смешанными вместе, вы можете получить четкую картину того, почему частота связана с$V_{DD}$. Я сделал все возможное, чтобы увеличить разницу в переходе с высоким / низким$V_{DD}$.