LogicLab jednička je rozsah, ne číslo

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Co tenhle nástroj nepočítá, a zdroje

1.jednička je rozsahV_OH, V_OL, V_IH, V_IL2.šumová rezervaNM = V_OH − V_IH3.rodiny a prahy0,7·V_DD vs. 2,0 V4.kdo s kým smí? ✕5.úroveň je funkce prouduV = R_ON · I6.posun úrovníR2/(R1+R2)7.open-drainA ∧ B ∧ C8.okno pull-upuR_min … R_max9.zatížitelnostln2 · R · C10.tri-state a sporV/(R_H+R_L)11.zákmit a hysterezeRC · ln(…)12.setup a holdT − Σt13.metastabilitae^(t/τ)třináct kapitol, třináct vztahůvšechny stojí na jednom: úroveň je napětí, ne číslo
Třináct kapitol a vztah, na kterém každá stojí. Jezdcem se dá projít, co všechno se za tu jednu větu o napětí schovalo.

Vědomá omezení

  • Vedení jako vedení. Odrazy, terminace a otázka „kdy drát přestane být drát" sem nepatří — má je LinkLab a fyzikální stránku PcbLab. Tahle labka počítá s tím, že spoj je zkrácená kapacita, což platí, dokud je doba hrany výrazně delší než dvojnásobek doby průletu.
  • Teplota a napájení. Všechna čísla jsou při jmenovitém napájení a pokojové teplotě. Prahy CMOS se s napájením posunou úměrně, RON roste s teplotou zhruba o třetinu přes celý průmyslový rozsah, a τ se mění taky — proto je v kapitole 13 jezdcem.
  • Konkrétní součástky. Rodiny jsou reprezentativní hodnoty, ne katalogový list konkrétního výrobce. Před osazením se čísla ověřují v listu té součástky, kterou má člověk v ruce — zvlášť VOL, protože každý výrobce ho uvádí při jiném proudu.
  • Rychlá hradla a jejich hrany. Ztráty spínáním počítá kapitola o C·V²·f, ale zkratový proud během hrany (oba tranzistory chvíli otevřené) v modelu není. U rychlé logiky s pomalou hranou to je nezanedbatelná část ztrát.
  • T0 a τ v metastabilitě jsou převzaté typické hodnoty. U konkrétního obvodu se měří, a většina výrobců je nepublikuje.

Zdroje

  • JEDEC JESD8-B (LVCMOS 3,3 V), JESD8-5A (2,5 V), JESD8-7A (1,8 V) — sady prahů.
  • Katalogové listy 74HC/74HCT/74LVC (Nexperia, Texas Instruments) — výstupní úrovně, proudy, kapacity vstupů, hystereze 74HC14.
  • NXP UM10204, I²C-bus specification and user manual, kap. 7.1 a tabulka 10 — okno pull-upu, dovolené doby hran a konstanta 0,8473.
  • Atmel/Microchip ATmega328P — DC charakteristiky 5V GPIO.
  • Standardní model metastability (Chaney & Molnar; aplikační poznámky Xilinx a Altera o synchronizátorech).

Jak to navazuje dál

Tahle labka končí u pinu. Co se na něj smí pověsit, kolik proudu z něj poteče a jak ho ochránit, je GpioLab. Co se děje uvnitř čipu, který ten pin ovládá — hodiny, časovače, přerušení — je McuLab. A ta 0,8473 se vrátí ještě jednou, až se bude počítat blokovací kondenzátor v RegLabu.

Jedna věta na závěr: každá vada v téhle labce vypadá jako softwarová. Zaseknutá sběrnice, občasný špatný bit, tlačítko, které se zmáčklo desetkrát, deska, která nejede ani pomalu — všechno to jsou volty a nanosekundy, a všechno se to dá spočítat dřív, než se deska vyrobí.