Minél gyorsabb egy CMOS áramkör, annál jobban megrántja a tápot, nagyobb tüskéket okoz (egymásra nyitás? )?

Egymásra nyitás azt jelenti, hogy van egy FET ami a kimenetet a táphoz felhúzza, van egy másik ami a földre lehúzza, és a kimenet megváltozásakor ezek egy időre összenyitnak és rövidre zárják a tápot? Az áramkör gyártói kidekázzák, hogy ilyen ne nagyon legyen. Mivel az átkapcsoláskor sok kapacitást kell áttölteni (a fetek gate kapacitása akár nF nagyságrendű is lehet!) ezért van egy áramtüske.

Másrészt kár ezen pörögni..az alkatrész gyártó kitalálja ezt jól. Ami az ajánlás (általában 100nF kondik a táp lábakon minél közelebb a tokhoz) azt tartsd be és nem lesz gond.

Ha végigszámolod, 100mA áramhoz 10 nsec ideig szükséges töltésmennyiség: Q=i*t= 1E-1 * 1E-8 = 1e-9 C

Ha ezt a töltésmennyiséget egy feltöltött 100nF-os kondiból veszed ki az akkora "lemerülést" okoz, hogy:

U=Q/C= 1e-9 / 1e-7 = 0,01V. vagyis 100mA áram 10nsec-ig (ennyi töltés kivétele a kondenzátorból) csak nagyon-nagyon picit merít egy 100nanós kondenzátoron..ezért az átmeneti áramigényt a kondi jól kezeli.

ad "A 100nF legenda"

Hát, nem.

A legmodernebb készülékeket megnézve mindenki betartja ezt a legendát.

25 éve tervezek áramköröket és kell a tápkondi. Ha elhagyod, előbb utóbb baj lesz!

Normális CMOS logikai áramköröknél a rövidzárási áram (crowbar current) elkerülhetetlen, de általában sokkal kisebb mint a hasznos, terhelést meghajtó áram. Rosszul tervezett áramkörnél persze problémás lehet.

A kérdéses tápfesz ingadozást a meghajtott belső teherkapacitások állandó feltöltése és lemerítése okozza (normal CMMOS operating current). Ez a hatás természetesen rosszabb magasabb frekvencián. i=C*DV*f*a, ahol C az effektív belső kapacitás, DV a logikai jelfeszültség differencia, f az átlagos kapcsolási frekvencia, a egy átlagos aktivitási tényező. Belső tápfesz szabályozás nélkül DV megegyezik a külső tápfeszültséggel.

A rövidzárási áram azonban komoly tényező lehet olyan esetekben, amikor alulméretezett előfok hajt meg egy nagyobb végfokot. Ilyenkor, a tervezők elkerülik a hagyományos CMOS megoldást (static CMOS) és külön meghajtót használnak a felhúzó PMOS és lehúzó NMOS FEThez. A két meghajtót úgy időzítik, hogy a két végfok még véletlenül se vezessen egyidejűleg. (break-before-make timing).

Összefoglalva tehát, a nagyfrekvenciás tápfesz tüskéknek nincs köze a PMOS és NMOS egyidejű bekapcsolásához. A tüskék a rendes nagyfrekvenciás működési áramnak köszönhetőek, ha a tápimpedanciához nem elégséges tápkapacitást használ az IC alkalmazó.

(Elnézést a nehézkes szakmagyar miatt. Harminc éve nem beszéltem magyarul a szakmámban. Amúgy meg, integrált áramkör tervező vagyok.)