Spannungsbedarf für integrierte Schaltungen

Es gibt Industriestandard-Spannungspegel für integrierte Schaltkreise, dh 12, 5, 3,3, 1,0, 1,05, 1,08 und 0,6 Volt usw. Meine Frage ist, warum es so komplex ist, so viele Spannungspegel zu haben, warum nicht nur einen Spannungspegel haben dh 12 Volt, die universell über alle ICs verwendet werden sollen? Mögliche Antworten, die ich erwarte, beziehen sich auf den Stromverbrauch, der Stromhaltekapazität, Kupferverluste usw. beinhaltet, aber es wäre schön, eine gute Erklärung von Industrietechnologen zu haben, die viele Jahre in der Elektronik verbracht haben.

Mit freundlichen Grüßen Yasir

Warum nicht nur einen USB-Anschlussstandard haben? Warum nicht nur eine Steckdose als Standard? Warum nicht nur eine gesprochene Sprache?
Gibt es Raum für Vereinfachung?
Gibt es Raum für Vereinfachung? Natürlich. Aber es scheint wirtschaftliche Gründe für eine Diversifizierung zu geben, sonst würden nicht alle Chiphersteller unterschiedliche Designs herstellen, um den unterschiedlichen Kundenbedürfnissen gerecht zu werden.
rsg1710 nagelt es auf den Kopf. In der Vergangenheit benötigten ICs höhere Spannungen, um die Transistoren überhaupt zu aktivieren. Jetzt sind die Transistoren so klein, dass Sie, wenn Sie dieselbe Spannung anlegen würden, die Magie rauchen lassen würden. Dann gibt es auch Bedenken hinsichtlich geringer Leistung und Wärme.
0,6 V IC ... wirklich ... ?
Ich habe mich immer gefragt, wie sie auf die ungeraden Zahlen gekommen sind. Sie würden denken, dass es sich um ein Vielfaches einer Zellenspannung handelt, z. B. 1,5. 3,0, 4,5, 9 und 12 V.
@Trevor Vielleicht möchten sie die Leute dazu ermutigen, Aufwärts- / Abwärtswandler zu kaufen.
@HarrySvensson lol vielleicht. Damals, als ich und TTL anfingen, obwohl solche Dinge noch nicht existierten und SMPS selten und teuer waren. Sogar LDO-Regler waren nicht verfügbar, Sie steckten im Grunde mit einem heißen 7805 fest und CMOS wurde als zu unzuverlässig angesehen, bevor sie sich verbesserten und wir lernten, wie man mit ESD umgeht. Ich habe mich immer gefragt, wie viele batteriebetriebene TTL-Gizmos einfach nie entwickelt wurden, weil die Kosten für ihre Stromversorgung sie zu einem Nichtstarter machten.

Antworten (2)

Der Technologietrend bei ICs geht dahin, dass sie kleiner, schneller, kostengünstiger und stromsparender werden. Das Schrumpfen der Transistorgröße ist der Hauptantrieb in dieser Branche, aber das Schrumpfen der Größe führt zu einer geringeren Spannungstoleranz des Durchbruchs, was einer der Gründe ist, warum die Versorgungsspannung reduziert wird, der andere ist natürlich der geringe Stromverbrauch.

Allerdings benötigen bestimmte Anwendungen bestimmte ICs mit bestimmten Anforderungen, z. B. werden Leistungs-ICs benötigt, um mit Hochspannung umzugehen, ohne dass man sich dem entziehen muss. Oder analoge Schaltungen wie Verstärker, wenn man eine hohe Verstärkung benötigt, muss man sich für einen Verstärker mit wahrscheinlich höherer Verstärkung (mit höherer Versorgungsspannung) entscheiden und so weiter ...

Danke für die Antwort :)
Gute Antwort. Sie haben erklärt, warum die Spannungen abfallen. Könnte verbessert werden, indem erklärt wird, warum wir immer noch Anwendungen mit höheren Spannungen wie Analog, RS232, 4 bis 20 mA und SPS haben.
@ lm317 danke :) Der zweite Teil meiner Antwort richtet sich auch darauf :) danke, dass du konkrete Beispiele angesprochen hast :)

Der Elefant im Raum bringt an dieser Stelle oft die Wärme so weit wie die Durchbruchspannung heraus (Zeitweise war das nicht so sehr der Fall).

Bei einem CMOS-Gerät wird die Leistung normalerweise von Schaltverlusten dominiert, die linear in der Frequenz und im Quadrat der Spannung (1/2 CV ^ 2 und all das) verlaufen, sodass der Wechsel von 5 V auf 1 V für die Kernleistung enorm ist (~ 25 Zeiten) Einsparungen bei der dynamischen Wärmeerzeugung und das ist wichtig, wenn die Uhren schneller werden.

Gleichzeitig ist die Erzeugung niedriger Spannungen bei großen Strömen billig und einfach geworden, zig Ampere bei 1 V sind mit einem modernen mehrphasigen Abwärtswandler trivial. Während die 1 V für den Kern, 1,2 V für den DDR, 1,8 V für das LVDI IO, 2,5 V für das Aux IO-Ding ein wenig ärgerlich sind, lassen sich die zu ihrer Erzeugung erforderlichen Induktoren nicht gut in einen Siliziumprozess integrieren (On-Chip-Magnetik sind in der Regel schlecht für Stromversorgungszwecke), daher müssen die Versorgungen getrennt sein (außerdem kann der Chiphersteller nicht wissen, was ich sonst noch von einer bestimmten Schiene laufen könnte, also wie bemessen Sie es?).

Was wir in modernen Designs sehen, ist eine Schiene von typischerweise etwa 12 V, die auf der Karte geregelt wird, was auch immer diese bestimmte Schaltung benötigt (ein weiteres Symptom billiger Schaltwandler). Sie sehen selten eine Versorgung mit 12/5/3,3-Ausgängen, die alle an verschiedene angeschlossen sind Leiterplatten mehr (bei zig Ampere), es wird alles entweder 12 V oder 48 V (manchmal -48 V in der Telekommunikationswelt aus Korrosionsgründen) am Lastpunkt heruntergeregelt. Dies hat viele Vorteile, angefangen bei der vereinfachten Verdrahtung und der Tatsache, dass die höhere Busspannung weniger unter Spannungsabfällen leidet, bis hin zu der Tatsache, dass ein On-Card-POL-Regler die tatsächliche Spannung am Lastgerät ganz einfach erfassen kann.

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