d`un circuit intégré numéri
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Caractéristiques des circuits intégrés numériques I Caractéristiques statiques (continues) d’un circuit intégré numérique VCC Entrées . . . . II Circuit intégré numérique VI . . IO. . Sorties VO GND I.1 Alimentation des circuits intégrés numériques Les circuits intégrés numériques s’alimentent grâce à une alimentation unipolaire (entre VSS=GND=0V et VCC 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). I.2 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 : VSS-0,5V ≤ VI ≤ VCC+0,5V G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET – COMPIEGNE Page 1/8 Caractéristiques des circuits intégrés numériques Protection des entrées : Certains circuits intégrés ont une protection interne des entrées en incluant la structure suivante sur les entrées : Entrée du circuit intégré I.3 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 : VIHMIN : 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 ». VILMAX : 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 : VOHMIN : 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. VOLMAX : 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 : VCC CI1 CI2 VO VI GND Pour que les circuits intégrés numériques soient compatibles entre eux, il faut : -que le VOHMIN (circuit intégré1) > VIHMIN (circuit intégré2), -que le VOLMAX (circuit intégré1) < VILMAX (circuit intégré2). G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET – COMPIEGNE Page 2/8 Caractéristiques des circuits intégrés numériques Tension de sortie du circuit intégré1 Tension Tension d’entrée du circuit intégré2 VCC VOHMIN VnH VIHMIN VnL VILMAX VOLMAX 0V Marge de bruit : On définit la marge de bruit à l’état haut comme étant : VnH=VOHMIN-VIHMIN. On définit la marge de bruit à l’état bas comme étant : VnL=VILMAX-VOLMAX. I.4 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 : VCC II CI IO GND IILMAX : 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. IIHMAX : 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. IOLMAX : 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. IOHMAX : 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 Caractéristiques des circuits intégrés numériques Sens réels de circulation des courants suivant les niveaux logiques appliqués en entrées ou en sorties : Niveau logique 1 Niveau logique 0 VCC IIL CI VCC IIH IOL CI IOH GND GND Commande d’autres structures par un circuit intégré numérique : IO CI1 II2 CI2 II3 CI3 II4 CI4 Il faudra toujours vérifier que notre circuit intégré pourra commander les structures électroniques. Pour cela il faudra vérifier que : I OHMAX > I IHMAX I OLMAX > I ILMAX G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET – COMPIEGNE Page 4/8 Caractéristiques des circuits intégrés numériques 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. II.1 Temps de montée et de descente de l’entrée 90% Entrée 90% 10% 10% tR tF Ces temps sont mesurés entre 10% et 90% de l’amplitude du signal. tR : tRISE temps de montée. tF : tFALL temps de descente. II.2 Temps de retard d’un circuit intégré numérique Entrée 50% Sortie 50% 50% tPLH G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET – COMPIEGNE 50% tPHL Page 5/8 Caractéristiques des circuits intégrés numériques 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 tPLH et tPHL ils sont appelés temps de propagation. tPLH : temps de propagation bas haut. tPHL : temps de propagation haut bas. II.3 Temps de transition de la sortie d’un circuit intégré numérique 90% Sortie 90% 10% 10% tTLH tTHL 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. tTLH : temps de transition bas haut. tTHL : temps de transition haut bas. G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET – COMPIEGNE Page 6/8 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 (www.ti.com) regroupant les caractéristiques des différentes technologies. Ce document se trouve à cette adresse : http://focus.ti.com/lit/ml/sdyu001x/sdyu001x.pdf Il vous est présenté dans la suite des extraits des caractéristiques des différentes technologies (d’après le document de chez Texas Instrument) : III.1 Les différentes technologies : III.2 Maturation et évolution des technologies dans le temps : Introduction Evolution Maturité G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET – COMPIEGNE Déclin Obsolescence Page 7/8 Caractéristiques des circuits intégrés numériques III.3 Compromis puissance/rapidité : III.4 Evolution de la rapidité en fonction de la tension d’alimentation : G BERTHOME – Lycée Mireille GRENET – COMPIEGNE Page 8/8
