邏輯門電路的傳播速度

理論上的數(shù)字邏輯設(shè)計重點關(guān)注的是邏輯門電路的傳播延遲。相比之下，高頻電子工程中的許多實際的問題通常只取決于一個更細微的指標：最小輸出轉(zhuǎn)換時間。圖2.13舉例說明了這一差別。

較快的轉(zhuǎn)換時間會導(dǎo)致返回電流，串擾和振鈴等等與傳播延遲無關(guān)的問題成倍地增加。如果邏輯產(chǎn)品系列的最小轉(zhuǎn)換時間比傳播延遲快得多，那么系統(tǒng)設(shè)計時會面臨不必要的麻煩，因為相應(yīng)器件封裝，電路板布局設(shè)計和連接器都必須適應(yīng)器件的快速轉(zhuǎn)換時間，而小的傳播延遲只有利于邏輯時序。假設(shè)有兩種邏輯產(chǎn)品系列具有相同的最大傳播延遲參數(shù)值。其中輸出轉(zhuǎn)換時間最慢的將會更便宜，而且更好用。

許多邏輯產(chǎn)品系列有多種速度-功率組合可以選用。TTL系列包括LS和S等種類。所有CMOS系列都表現(xiàn)出引人注目的功率-速度關(guān)系：從而使任何CMOS系統(tǒng)的功耗與它的時鐘速率成正比。ECL系列產(chǎn)品可以在近乎兩倍于MECL 10KH系列的速度下工作，但是也消耗了兩倍的功率。

制商更強調(diào)速度和功率的折衷，因為這樣可以使數(shù)據(jù)手冊看上去更體面。他們經(jīng)常不標出器件最小轉(zhuǎn)換時間。這一個參數(shù)非常難于控制，除非制造過程中嵌入特殊的電路以減緩輸出轉(zhuǎn)換的速率。

這種限定轉(zhuǎn)換時間的電路已經(jīng)逐漸地開始進入一些邏輯系列產(chǎn)品，自從1971年MECL 10K系列產(chǎn)品出現(xiàn)以來，所有ECL系列都已經(jīng)內(nèi)置了邊沿減緩的電路。出現(xiàn)于1990年的FCT系列產(chǎn)品是第一個內(nèi)置了邊沿減緩機制的CMOS電路。從那以后，其他的制造商也采用了這種方法。

這快的轉(zhuǎn)換時間分別通過兩種特定方式導(dǎo)致問題的產(chǎn)生：由電壓突變產(chǎn)生的影響和由電流突變產(chǎn)生的影響。