Laufzeit von ICs / E/A

Technik Elektronik & Elektrotechnik
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Hi,

Ich hätte 3 grundsätzliche Fragen zu ICs
hoffe ihr könnt mir helfen.

also erstens zur Laufzeit:
Angenommen ich hab ein AND-IC mit einer Laufzeit von 25ns und 2 Eingängen. Auf dem einen Eingang liegt H, der andere wechselt alle 5ns beginnend mit H. Was kommt da nach 25 ns hinten raus?

ns:
5 10 15 20 25 -> 25 ns später

EINGÄNGE Ausgang

H H H H H
______________
& ____________
H L H L H
______________

sieht das dann so aus:

t Eingang Ausgang
5ns H&H undefiniert
10ns H&L undefiniert
15ns H&H undefiniert
20ns H&L undefiniert
25ns H&H H wegen der ersten Eingabe (5ns)
30ns H&L H
. . H
. . H
. . H
50ns H&L H wegen 25ns oder L wegen 30ns ???

oder eher so

t Eingang Ausgang
5ns H&H undefiniert
10ns H&L undefiniert
15ns H&H undefiniert
20ns H&L undefiniert
25ns H&H H wegen der ersten Eingabe (5ns)
30ns H&L L wegen 10ns
. . H wegen 15ns
. . L wegen 25ns

etc

Gut soweit zu meiner ersten Frage (hoffe das ist so verständlich)
Jetzt zur zweiten.

Wenn ich ebenfalls bei einem IC absichtlich an einem Ausgang z.B. H anlege was passiert dann? Hat das irgendwelche Auswirkungen auf den Eingang? Ist das oder auch ein Anlegen von L gefährlich für das IC? Und nicht zuletzt: kann man irgendwelche Aussagen darüber treffen was an dem Eingang eines ICs für eine Spannung ist, wenn ich keinen Strom draufgebe?

Oh und ehe ichs vergess noch eine letzte Frage wie lange braucht ein IC (z.B. AND) bis es betriebsbereit ist? Also nachdem man Strom an VCC und GND angelegt hat, vergeht da überhaupt zeit? (hier kommt es auf jede ns an)

So das waren jetzt wahrscheinlich recht verwirrende Fragen, aber zu erklären wofür ich das genau wissen will ist hier aufgrund des Aufwands nicht möglich. Nur soviel es geht um ein Schulprojekt und das in den Ferien ächz!!
Ich hoffe die Beispiele sind verständlich (:

Vielen Dank im Voraus Michael

p.s Antworten bitte nicht in Fachchinesisch (:

2

keine Antworten
Hallo,

Antworten zu Deinen Frage sind nicht zu geben, weil viele
Infornmationen fehlen und niemand genau sagen kann, was ein IC
weit außerhalb seiner Spezif. macht.

also erstens zur Laufzeit:
Angenommen ich hab ein AND-IC mit einer Laufzeit von 25ns und
2 Eingängen. Auf dem einen Eingang liegt H, der andere
wechselt alle 5ns beginnend mit H. Was kommt da nach 25 ns
hinten raus?

Das hängt stark von der Technologie ab und wohl auch noch vom hersteller,
vom Typ und evtl. noch vom Exenmplar.
Bei den Zeiten gehe ich aber von CMOS aus, oder?

Trotzdem kann man kaum was aus dem Hut sagen, wenn es außerhalb der
Spezifikation des Herstellers liegt. Da hilft evtl. nur ausprobieren.

Auf den ersten Blick würde ich sagen, der Pegel am Ausgang ist nach
25ns undefiniert. Die laufzeiten sind ja auch nicht 25ns, sondern
max. 25ns. Hängt auch noch von Last, Betriebspannung, Temperatur usw.
ab.

Wenn ich ebenfalls bei einem IC absichtlich an einem Ausgang
z.B. H anlege was passiert dann?

Ist auch stark anhängig von der Technologie.
Mache Ausgänge gehen kaputt, CMOS hält das aber allg. gut aus, weil die
Ausgänge recht hochohmig sind. Mansche IC haben aber auch eingebauten
Kurzschlußschutz (Strombegrenzung).

Hat das irgendwelche Auswirkungen auf den Eingang?

Kann sein. Manche IC spinnen kompl. wenn Kurzschluß an einem Ausgang ist.

Ist das oder auch ein Anlegen von L gefährlich für das IC?

Steht auch im Datenblatt zum IC. Wenn da steht „Kurzschlußfest“, dann
passiert nix schlimmes.

Und nicht zuletzt: kann man
irgendwelche Aussagen darüber treffen was an dem Eingang eines
ICs für eine Spannung ist, wenn ich keinen Strom draufgebe?

Wieder äbhängig von der Technologie. TTL hat immer H mit offenen Eingang.

CMOS, und HC bzw. HCT sind undefiniert ohne Eingangsbeschaltung.
Da muß dann ein Pull-Up- oder Pull-Down-Widerstand dran.

Oh und ehe ichs vergess noch eine letzte Frage wie lange
braucht ein IC (z.B. AND) bis es betriebsbereit ist? Also
nachdem man Strom an VCC und GND angelegt hat, vergeht da
überhaupt zeit? (hier kommt es auf jede ns an)

Kaum eine Spannungquelle wird Anstiegszeiten im ns-Bereich haben.
Dafür sorgen schon die unvermeidlichen Stützkondensatoren.
Die Frage ist also, wie schnell steigt die Spannung an.
Standardgatter werden in dem Moment einsatzbereit sein, wenn die
min. Betriebspannung erreicht ist. Vorher undefiniert.

So das waren jetzt wahrscheinlich recht verwirrende Fragen,
aber zu erklären wofür ich das genau wissen will ist hier
aufgrund des Aufwands nicht möglich. Nur soviel es geht um ein
Schulprojekt und das in den Ferien ächz!!

Ich vermute, so kommst Du mit Deinem Projekt auf keinen grünen Zweig.
Erst recht nicht, wenn Du keinen schnellen Digital-Oszi hast, mit
dem Du auch die Vorgänge im ns-Bereich kontrollieren kannst.
Vieleicht solltest Du Dir doch die Mühe machen und erstmal etwas die
Hintergünde erklären.
Gruß Uwi

3

Hallo,

also erstens zur Laufzeit:
Angenommen ich hab ein AND-IC mit einer Laufzeit von 25ns und
2 Eingängen. Auf dem einen Eingang liegt H, der andere
wechselt alle 5ns beginnend mit H. Was kommt da nach 25 ns
hinten raus?

gar nichts, allenfalls ein leichtes Zappeln., wenn überhaupt.

Nehmen wir den langsamen FET, dann liegt der Grund in der Gatekapazität. Hier wird allenfalls ein Umladen dieser bewirkt, der Kanal käme erst gar nicht zur Ausbildung. Die Zeit wäre zu kurz, um die nötigen Ladungen aufzubringen.

Wenn ich ebenfalls bei einem IC absichtlich an einem Ausgang
z.B. H anlege was passiert dann? Hat das irgendwelche
Auswirkungen auf den Eingang? Ist das oder auch ein Anlegen
von L gefährlich für das IC? Und nicht zuletzt: kann man
irgendwelche Aussagen darüber treffen was an dem Eingang eines
ICs für eine Spannung ist, wenn ich keinen Strom draufgebe?

Kommt darauf an:
Beim p-Kanal-Opencollector/Opendrain ist H-Pegel möglich (extrem selten), beim n-Kanal-Opencollector/OpenDrain L-Pegel.

Sonst ist es immer gefährlich.

Oh und ehe ichs vergess noch eine letzte Frage wie lange
braucht ein IC (z.B. AND) bis es betriebsbereit ist? Also
nachdem man Strom an VCC und GND angelegt hat, vergeht da
überhaupt zeit? (hier kommt es auf jede ns an)

Im normalfall ist es sofort betriebsbereit. Nimmst du es aber sehr ernst, dann existieren parasitäre Kapazitäten zw. Drain und Body sowie zw. Drain und Gate, die ein extremst schnelles Einchalten verhindern. Das dürfte aber vernachlässigbar sein.

p.s Antworten bitte nicht in Fachchinesisch (:

lässt sich kaum vermeiden.

Um es mal in chin. auszudrücken

http://ece-www.colorado.edu/~bart/book/book/chapter7…

Das erklärt es am besten. Kapazitäten begrenzen immer deine Laufzeit. Anhand des Spice-Modells kann am Besten gesehen werden, wo die Probleme auftauchen.

4

OK
Hi
erst mal Danke!

also wenn nich das richtig verstanden hab dann entsteht die Laufzeit durch die Zeit, die die „internen Transistoren“ brauchen um durchzuschalten. Wenn das so stimmt wäre meine erste Frage beantwortet.

zur zweiten Frage kann man wohl sagen, das man das so genau nicht sagen kann gg
Naja dann werd ich mir halt eine andere Lösung suchen müssen.

ansonsten:

@ Steven
deine Antwort war noch kein Fachchinesisch (knapp) nur der
Link aber man muss ja nicht alles verstehen.
Du hast mir auf jeden Fall weitergeholfen.

@ Uwi
auch wenn dus nicht glaubst auch deine Antwort hat mir geholfen.
Aber was das betrifft

:Ich vermute, so kommst Du mit Deinem Projekt auf keinen grünen
:Zweig.
:Vieleicht solltest Du Dir doch die Mühe machen und erstmal
:etwas die
:Hintergünde erklären.

Echt unnötig, wenn ich die Fragen so theorethisch und ungenau stell
dann werd ich schon meinen Grund haben. Es geht mir da nicht um den
zu hohen Aufwand aber ich kann hier ja wohl kaum einen 10 Seitigen
Text zur Einführung in mein Projekt posten und dann auch noch
erwarten das sich das einer durchliest.
Und was die Hintergründe betrifft was glaubst du eigentlich was
ich hier gerade probiere? Denn es ist nun mal nicht möglich sowas
in Schulbüchern nachzulesen.

Und ich hab nur deshalb keine genaueren Angaben zum IC gemacht weil das nebensächlich ist, das IC wähle ich erst noch aus. Wenn ihr also gesagt hättet das geht bei CMOS, nicht aber bei TTL dann hätte ich CMOS genommen. etc.

Trotzdem nochmal DAnke!

Michael

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es kann durchaus sein
dass dann die Pulsfolge erscheint.
Die Laufzeit ist ja nicht nur die Schaltzeit einer Stufe, es sind ja mehrere drin.