Zatížitelnost: proud u TTL, kapacita u CMOS
„Kolik vstupů utáhne jeden výstup?" Ta otázka má dvě úplně různé odpovědi podle toho, z jaké doby je učebnice — a ta starší je pořád ve většině z nich.
Bipolární: sečti proudy
Vstup 74LS si v nule bere 0,4 mA a výstup jich utáhne 8. Odtud klasické 10 až 20 zátěží, které se učí dodnes. Je to prosté dělení a je to správně — pro TTL.
CMOS: proud je nekonečno a je to k ničemu
Vstup CMOS si bere nanoampéry. Kdyby platil vzorec výš, vyšlo by čtyři tisíce zátěží a bylo by to k ničemu, protože při čtyřech tisících vstupech by hrana trvala milisekundy. Skutečná mez je jinde:
Každý další vstup přidá 3 až 5 pF a výstup je odpor (kapitola 5). Součin RC roste lineárně s počtem zátěží, a s ním zpoždění i doba hrany. Zatížitelnost CMOS není počet — je to rozpočet času.
Past, na kterou se dá naletět i v modelu: odpor výstupu se dá u CMOS spočítat z katalogové dvojice, protože sepnutý tranzistor je odpor. U TTL to tak spočítat nejde — horní strana je emitorový sledovač a (VDD−VOH)/IOH z něj udělá 5,75 kΩ. Zdroj s takovým odporem by neutáhl ani jeden vstup, což je zjevný nesmysl. Model v této labce proto u bipolárních rodin používá jen spodní stranu — a testy to hlídají.
Co dělat, když se to nevejde
- Rozdělit na dva budiče. Dva výstupy po deseti zátěžích jsou dvakrát rychlejší než jeden po dvaceti, protože kapacita se rozdělí.
- Silnější rodina. 74LVC má 24 mA proti 4 mA u 74HC, tedy šestkrát menší RON a šestkrát rychlejší hranu do téže kapacity.
- Kratší spoje. Deset centimetrů spoje je zhruba 10 pF, tedy dvě až tři zátěže zadarmo, respektive zadarmo ztracené.