Caractéristiques des circuits intégrés numériques. I Caractéristiques statiques (continues) d un circuit intégré numérique VCC
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- Isaac Viau
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1 I Caractéristiques statiques (continues) d un circuit intégré numérique VCC Entrées I I Circuit intégré numérique I O Sorties V I V O I1 Alimentation des circuits intégrés numériques Les circuits intégrés numériques s alimentent grâce à une alimentation unipolaire (entre V SS ==0V et alimentation positive) Les valeurs de l alimentation d un circuit intégré sont définies par la documentation constructeur de celui-ci Cette valeur est souvent notée dans la partie «ABSOLUTE MAXIMUM RATING» où sont notées les caractéristiques maximales du circuit intégré Pour éviter les perturbations de fonctionnement dues aux pointes de tension d alimentation, il est nécessaire de découpler l alimentation avec des condensateurs (céramiques de 0,1µF à 1µF selon les circuits intégrés utilisés) I2 Les entrées d un circuits intégrés Plage de variation maximale de l entrée : La plage de variation maximale de la tension d entrée des circuits intégrés dépend de l alimentation de celui-ci Elle est définie dans la documentation constructeur dans la partie «ABSOLUTE MAXIMUM RATING» En général la plage de variation est la suivante : V SS -0,5V V I +0,5V G BERTHOME Lycée Mireille GRENET COMPIEGNE Page 1/8
2 Protection des entrées : Certains circuits intégrés ont une protection interne des entrées en incluant la structure suivante sur les entrées : Entrée du circuit intégré I3 Les tensions d entrées et de sorties des circuits intégrés numériques Le constructeur définit des minima et maxima pour les signaux logiques «1» et «0» des circuits intégrés numériques Tensions d entrées : V IHMIN : Voltage Input High tension d entrée à l état haut C est la tension minimale d entrée qui sera considérée comme un niveau logique «1» V ILMAX : Voltage Input Low tension d entrée à l état bas C est la tension maximale d entrée qui sera considérée comme un niveau logique «0» Tensions de sorties : V OHMIN : Voltage Output High tension de sortie à l état haut C est la tension minimale que le circuit intégré pourra fournir en sortie pour un niveau logique «1» (Cette tension est valable pour un courant maximal de sortie V OLMAX : Voltage Output Low tension de sortie à l état bas C est la tension maximale que le circuit intégré fournira dans le pire des cas pour un niveau logique «0» Compatibilités entre circuits intégrés numériques : CI1 CI2 V O V I Pour que les circuits intégrés numériques soient compatibles entre eux, il faut : -que le V OHMIN (circuit intégré1) > V IHMIN (circuit intégré2), -que le V OLMAX (circuit intégré1) < V ILMAX (circuit intégré2) G BERTHOME Lycée Mireille GRENET COMPIEGNE Page 2/8
3 Tension Tension de sortie du circuit intégré1 Tension d entrée du circuit intégré2 V OHMIN Vn H V IHMIN Vn L V ILMAX 0V V OLMAX Marge de bruit : On définit la marge de bruit à l état haut comme étant : Vn H =V OHMIN -V IHMIN On définit la marge de bruit à l état bas comme étant : Vn L =V ILMAX -V OLMAX I4 Les courants d entrées de sorties des circuits intégrés numériques Les courants d entrées et de sorties des circuits intégrés numériques sont définis comme entrants : I I CI I O I ILMAX : Intensity Input Low courant d entrée à l état bas maximal Ce courant circule dans le sens sortant La valeur donnée dans la documentation constructeur sera donc négative I IHMAX : Intensity Input High courant d entrée à l état haut maximal Ce courant circule dans le sens entrant La valeur donnée dans la documentation constructeur sera donc positive I OLMAX : Intensity Output Low courant de sortie à l état bas maximal Ce courant circule dans le sens entrant La valeur donnée par la documentation constructeur sera donc positive I OHMAX : Intensity Output High courant de sortie à l état haut maximal Ce courant circule dans le sens sortant La valeur donnée par la documentation constructeur sera donc négative G BERTHOME Lycée Mireille GRENET COMPIEGNE Page 3/8
4 Sens réels de circulation des courants suivant les niveaux logiques appliqués en entrées ou en sorties : Niveau logique 0 Niveau logique 1 I IL I OL CI CI I IH I OH Commande d autres structures par un circuit intégré numérique : CI1 I O I I2 CI2 I I3 CI3 I I4 CI4 Il faudra toujours vérifier que notre circuit intégré pourra commander les structures électroniques Pour cela il faudra vérifier que : I I OHMAX OLMAX > I IHMAX > I ILMAX G BERTHOME Lycée Mireille GRENET COMPIEGNE Page 4/8
5 II Caractéristiques dynamiques (temporelles) d un circuit intégré numérique Un circuit intégré numérique doit : -interpréter le changement d état logique de l entrée, -calculer l effet que doit impliquer ce changement sur la sortie, -produire le changement d état logique de la sortie Ces étapes ne se font pas instantanément, il faut un certain temps pour chacune de ces étapes Les valeurs de ces temps sont d une centaine de nanosecondes (ns) Leurs valeurs sont données par la documentation constructeur du circuit intégré numérique II1 Temps de montée et de descente de l entrée Entrée 90% 90% 10% 10% t R t F Ces temps sont mesurés entre 10% et 90% de l amplitude du signal t R : t RISE temps de montée t F : t FALL temps de descente II2 Temps de retard d un circuit intégré numérique Entrée 50% 50% Sortie 50% 50% t PLH t PHL G BERTHOME Lycée Mireille GRENET COMPIEGNE Page 5/8
6 Ces retards correspondent au temps de réaction du circuit intégré numérique à un changement de niveau logique sur l entrée Ils sont mesurés à 50% de l amplitude des signaux d entrées et de sorties Les retards sont notés t PLH et t PHL ils sont appelés temps de propagation t PLH : temps de propagation bas haut t PHL : temps de propagation haut bas II3 Temps de transition de la sortie d un circuit intégré numérique Sortie 90% 90% 10% 10% t TLH t THL Ces temps correspondent aux temps que met le circuit intégré pour changer d état logique Ils sont mesurés à 10% et 90% de l amplitude du signal de sortie t TLH : temps de transition bas haut t THL : temps de transition haut bas G BERTHOME Lycée Mireille GRENET COMPIEGNE Page 6/8
7 Caractéristiques des circuits intégrés numériques III Les différentes technologies des circuits intégrés numériques Il existe un grand nombre de technologie de circuits intégrés Un document existe sur le site de Texas Instrument (wwwticom) regroupant les caractéristiques des différentes technologies Ce document se trouve à cette adresse : Il vous est présenté dans la suite des extraits des caractéristiques des différentes technologies (d après le document de chez Texas Instrument) : III1 Les différentes technologies : III2 Maturation et évolution des technologies dans le temps : Introduction Evolution Maturité G BERTHOME Lycée Mireille GRENET COMPIEGNE Déclin Obsolescence Page 7/8
8 III3 Compromis puissance/rapidité : III4 Evolution de la rapidité en fonction de la tension d alimentation : G BERTHOME Lycée Mireille GRENET COMPIEGNE Page 8/8
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