Gatterlaufzeit

aus Wikipedia, der freien Enzyklopädie
Wechseln zu: Navigation, Suche

Als Gatterlaufzeit bezeichnet man in der Digital- und Elektrotechnik die den verwendeten Bauteilen (Gatter) innewohnende, baulich bedingte Laufzeit. Das bedeutet, dass das Bauteil auf eine Änderung an seinem Eingang erst nach gewisser Zeit an seinem Ausgang reagiert. Diese Zeit (engl. auch als propagation delay time bezeichnet, abgekürzt mit tP oder tPD) wird als tPLH für Umschaltvorgänge am Ausgang von L nach H bezeichnet. Für Umschaltvorgänge am Ausgang von H nach L wird diese Verzögerung als tPHL bezeichnet.

Beide Schaltzeiten (tPLH und tPHL) sind typischerweise unterschiedlich und werden von den Bauelementherstellern in den Datenblättern angegeben. Weiterhin können die Schaltzeiten der Bauelemente beispielsweise über verschiedene Produktionschargen schwanken, sich bei einer Änderung der Versorgungsspannung ändern oder diese Zeiten können sich geringfügig bei Temperaturänderungen ändern. Aus diesen Gründen geben die Bauelementhersteller jeweils für jede der beiden Zeiten insgesamt 3 Werte (Minimalwert, typischer Wert und Maximalwert) an. Hierbei stellen die Bauelementhersteller sicher, dass der Minimalwert im schlimmsten Fall (Worst Case) nicht unterschritten wird und der Maximalwert nicht überschritten wird. Der dritte Wert ist der typische Wert, den viele Bauelemente über unterschiedliche Chargen hinweg haben. Ein weiteres Problem ist hierbei, dass typischerweise baugleiche Gatter unterschiedlicher Hersteller ebenfalls unterschiedliche Laufzeiten haben. Beim praktischen Einsatz der Bauelemente kommt noch hinzu, dass sich die Gatterlaufzeiten bei einer Temperaturänderung innerhalb der spezifizierten Grenzen (Minimalwert und Maximalwert) ändern können.

Die Folge einer Nichtbeachtung der Gatterlaufzeiten können Timingverletzungen und Glitches in der Schaltung sein.

Gatterlaufzeiten in digitalen Systemen bewegen sich üblicherweise im Bereich 100 ps bis 100 ns, bei Bauelementen in der langsamen störsicheren Logik (LSL) kann diese Zeit sogar noch größer sein. Die Messung erfolgt beispielsweise mit einem Ringoszillator oder Impulsgenerator und einem Oszilloskop (typische Werte siehe: Logikfamilie).

Konkrete Methoden zur Ermittlung von Gesamtlaufzeiten durch beliebige Netzwerke stellt die sog. Laufzeittoleranzrechnung bereit.