8 votos

¿Por qué el retardo de propagación es una función de la tensión de alimentación?

En el contexto de las FPGA, hoy me han llamado la atención sobre el hecho de que el retardo de propagación varía con la tensión de alimentación. Cuando pregunté por qué era así, uno de los diseñadores de la FPGA afirmó que una puerta lógica es esencialmente un amplificador (con lo que estoy de acuerdo) y que más tensión de alimentación significa más ganancia (de lo que no estoy tan seguro) y más ganancia significa una propagación más rápida.

No me he creído este argumento. En igualdad de condiciones, el simple aumento de la tensión de alimentación no debería aumentar la ganancia de señal pequeña, que está fuera de alcance de todos modos, ya que el "amplificador" está siendo sobrealimentado con señales digitales.

Lo único que se me ocurre es que un mayor voltaje de alimentación sugiere un mayor índice de giro del voltaje de salida absoluto y, dado que los voltajes de umbral de los FET no cambian (creo), los umbrales se alcanzan más rápidamente, lo que lleva a un menor retardo.

¿Es correcto mi razonamiento o hay algo más?

16voto

DmitrySandalov Puntos 129

No me he creído este argumento. En igualdad de condiciones, el simple aumento de la tensión de alimentación no debería aumentar la ganancia de señal pequeña, que está fuera de alcance de todos modos, ya que el "amplificador" está siendo sobrealimentado con señales digitales.

Realmente es así. No pienses en términos de ganancia de tensión, piensa en términos de corriente de salida:

Cuando se aumenta la tensión de alimentación, la capacitancia de la puerta de un FET se carga más rápidamente, porque fluye exponencialmente más corriente a través de las uniones semiconductoras implicadas.

Eso lleva a un aumento casi lineal de la velocidad máxima de conmutación en los circuitos integrados CMOS modernos. Desgraciadamente, eso se compra con un aumento de la disipación de energía por conmutación (=calor), y por lo tanto típicamente en un esfuerzo supercuadrático necesario para mantener el CI a temperaturas aceptables. Esa es una de las principales razones (si no el razón principal) hay poca lógica compleja que se sincronice a 10 GHz.

5voto

ozmank Puntos 127

La ganancia de tensión CMOS aumenta con la tensión de alimentación debido al aumento de gm. También reduce RdOn, lo que mejora la velocidad de giro de la corriente en una carga capacitiva T= Ron*C al aumentar la corriente de pico y la aceleración.

  • lo que describes como retardo de la hélice es en realidad la velocidad de giro de la corriente.
  • el tiempo para completar un paso se debe a esta velocidad de giro.

i-Ciencias.com

I-Ciencias es una comunidad de estudiantes y amantes de la ciencia en la que puedes resolver tus problemas y dudas.
Puedes consultar las preguntas de otros usuarios, hacer tus propias preguntas o resolver las de los demás.

Powered by:

X