Digitale Schaltungstechnik/ Gatterlaufzeit
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Abhängigkeiten
BearbeitenDie Gatterlaufzeit (Englisch propagation delay) ist nicht konstant, sondern von mehreren Faktoren abhängig.
Logikfamilie
BearbeitenVergleichen wir die maximalen Gatterlaufzeiten bei verschiedenen Logikfamilien bei 5V:[1]
Familie | CMOS | TTL | LS-TTL | HCMOS | advanded Scottky |
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Abkürzung der Familie | HE4000 | 74 | 74LS | 74HC | 74AS |
Gatterlaufzeit | 80ns | 20ns | 15ns | 14ns | 2.5ns |
Diese Tabelle zeigt die großen Unterschiede zwischen den Familien:
Zwischen der langsamsten und der schnellsten schnellsten Familie schwankt der Wert um Faktor 32.
Belastungen
BearbeitenBelastung der Ausgänge kann großen Einfluss auf die Gatterlaufzeit haben. Da zu zählen zum Beispiel Pull-Up/Pull-Down Widerstände, Kondensatoren und Logikeingänge.
Tendenziell gilt: Je mehr an einem Ausgang hängt, desto länger dauert der Schaltvorgang.
Gattertyp
BearbeitenDie Gatterlaufzeit ist auch vom Gattertyp abhängig.
Betrachten wir diese Tabelle:
Funktion | 3-input NOR | 3-input NAND | 4-Input NOR | 2-input NOR | 2-input NAND | Inverter |
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Nummer | HEF4000 | HEF4023 | HEF4002 | HEF4001 | HEF4011 | HEF4069 |
Gatterlaufzeit | 140ns[2] | 135ns[3] | 120ns[4] | 120ns[5] | 110ns[6] | 90ns[7] |
Die Gatterlaufzeiten stammen aus den Datenblättern von NXP, bei anderen Herstellern weichen sie ab.
Zusammenfassung
BearbeitenWenn die Gatterlaufzeiten in der Praxis eine Rolle spielen, müssen die Werte der verwendeten Bauteile aus den Dattenblättern geholt werden.
Im weiteren Verlauf des Buches werden die Gatterlaufzeiten als Tabelle Verfügung gestellt und Einflüsse durch Belastung ausgeblendet.
In welchen Fallen die Gatterlaufzeit eine Rolle spielt, kommt später im Kapitel explizit zu Worte.
Quellen
Bearbeiten- ↑ http://www.nxp.com/acrobat_download/various/HCT_USER_GUIDE.pdf
- ↑ http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4000B_CNV_3.pdf
- ↑ http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4023B_CNV_3.pdf
- ↑ http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4002B_CNV_3.pdf
- ↑ http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4001B_5.pdf
- ↑ http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4011B_CNV_3.pdf
- ↑ http://www.nxp.com/acrobat_download/datasheets/HEF4069UB_4.pdf