Обеспечение работы КМОП-схем в маломощном режиме
Имеется несколько типовых рекомендаций, которых следует придерживаться для того, чтобы добиться работы КМОП-приборов в режиме с низким значением тока. Кроме того, стоит расширить вашу осведомленность о патологиях КМОП-техно-логии.
Типовая процедура проектирования.
1. Обеспечьте в схеме как можно меньше точек с высокочастотными сигналами. КМОП-схемы не имеют тока покоя (иная природа, чем у тока утечки), но при переключении требуется ток для заряда внутренних (и нагрузочных) емкостей. Поскольку энергия, запасенная в конденсаторе, определяется как /2CU и равна количеству энергии, рассеянной резистивной цепью заряда, то рассеянная мощность определяется следующим
образом: P=UlcfC,
где /-частота переключений. Следовательно, КМОП-приборы потребляют мощность пропорционально их частоте переключений, как показано на рис. 1. На их максимальной рабочей частоте они могут потреблять больще мощности, чем эквивалентные ТТЛ логические схемы. Эффективная емкость С зачастую приводится в паспортных данных и именуется как «емкость мощности рассеяния», к которой вы должны добавить и емкость нагрузки С„, а уж затем пользоваться приведенной выще формулой.
2. Внутри самой схемы поддерживайте все напряжения Ucc " ии одинаковыми. В противном случае вы можете иметь ток, протекающий через входные диоды защиты. Даже хуже, вы можете перевести кристалл в тиристорный ключевой режим с фиксацией состояния (см. приведенные ниже патологии).
3. Позаботьтесь о том, чтобы размахи логических сигналов достигали уровней напряжения питания (максимальный перепад напряжения). Перепады выходных сигналов КМОП-схем имеют максимальное значение. Уровни же выходных сигналов других приборов-биполярных ТТЛ-схем, генераторов, «-МОП-кристаллов -могут находиться где-то посередине, что приводит к появлению тока режима класса А и снижению помехоустойчивости.
1000
100 -
0,1 10 10" 10* 10* 10 10* Частота, Гц,
Рис. 1. Динамическая мощность потребления КМОП-схем.
4. Экранирование тока покоя. Типовой логический КМОП-кристалл серии НС или 4000В имеет точно определенный ток /„, равный 0,04 мкА (тип.) и 5 мкА (макс). В большинстве случаев редко ток покоя имеет максимальное значение, но иногда это может произойти.