Hier gibt es mindestens zwei Probleme: thermische Überspannungen und VDD-Transienten.
Lassen Sie uns einige Zahlen dazu setzen. Angenommen, Transistoren mit einer Siliziumausdehnung von 20 Mikron mal 20 Mikron und einer Tiefe von 10 Mikron. Das Volumen beträgt somit 20 · 20 · 10 oder 4.000 Kubikmikron. Ältere Technologie-Bipolare mit Kollektoren im Basis-Emitter-Bereich sind ungefähr so groß. Die spezifische Wärme von Silizium beträgt 1,6 PicoJoule / Kubikmikron / ° C. Unser Gerät ist 4.000 * 1,6 pJ = 6,4 NanoJoule / ° C. Wie viel Temperaturanstieg können wir in 10 Nanosekunden thermischer Spitze erzeugen?
Verwenden Sie 5 Volt und 100 Milliampere (eine ziemlich gute Spitze zwischen 2 gegenüberliegenden Bustreibertransistoren). Die Leistung beträgt 0,5 Watt und die Energie beträgt 0,5 NanoJoule pro Nanosekunde. In 10 Nanosekunden beträgt die Energie 5 NanoJoule.
Teilen Sie nun einfach: 5nJ / 6,4nJ == 0,8 ° C Anstieg. Angenommen, gleichmäßig innerhalb des 20 * 20 * 10U-Volumens verteilt. Da der größte Teil des bipolaren Volumens der vergrabene Kollektor ist, ist "einheitlich" eine gültige Annahme. Somit ist 1 ° C pro Busfahrer die Antwort. Wenn sich 8 Treiber in einem Paket befinden, ändert sich die 1 ° C-Zahl? Nein, da die Wärmequellen in 8 verschiedenen Regionen verteilt sind und das vorübergehende Auftreten ein niedriges Tastverhältnis ist
Nun zu dieser zweiten Ausgabe: dem VDD-Klingeln. Frühe Bus-Treiber-ICs enthielten 8 Schaltkreise mit nur einem GND und einem VDD. Der Zusammenbruch der Schiene war ein großes Problem. Warum?
Nehmen Sie eine Induktivität von 10 nS GND + VDD an. Angenommen, Sie laden 8 Lasten mit jeweils 50 pF mit einem Trise von 10 ns. Oder 2 Volt / Nanosekunden Anstiegsgeschwindigkeit.
Wenn 1pF bei 1 V / ns 1 mA benötigt, benötigt unser einzelner Ausgang 100 mA. Die acht Ausgänge benötigen 800 mA. Angenommen, die Ladestöße steigen in der Hälfte der Zeit oder 5 ns von NULL auf 800 mA. Was ist der Rail Bounce?
V = L · dI / dT = 10 nH · 0,8 A / 5 ns = 1,6 Volt. Somit bewegt sich GND um 0,8 V nach oben und VDD um 0,8 V nach unten.
Da ich einen dreieckigen Stromimpuls angenommen habe (steigend und fallend in 5 ns), ist die Laderate geringer als erforderlich.Um das Timing des Vollladungsimpulses zu erreichen, müssen wir die Spitzenströme verdoppeln, und das Aufprallen beträgt sowohl für GND als auch für VDD 1,6 Volt.