+12 V, -5 V'den önce bağlanırsa, neden bir Intel 8080 yongası imha edildi?

Intel 8080, 1974 yılında piyasaya sürülen, bir geliştirme modu NMOS işlemi kullanılarak üretilmiş klasik bir mikroişlemcidir ve bu işlemle ilgili, iki fazlı bir saatin ve üç güç rayının gerekliliği gibi çeşitli benzersiz özellikler gösterir: -5 V, +5 V ve +12 V

Gelen güç pimi açıklamasında Wikipedia'dan, diyor

Pin 2: GND (V _SS ) - Toprak

Pim 11: −5 V (V _BB ) - −5 V güç kaynağı. Bu, bağlı olan ilk ve en son bağlantısı kesilmiş olmalıdır, aksi takdirde işlemci zarar görür.

Pin 20: +5 V (V _CC ) - + 5 V güç kaynağı.

Pin 28: +12 V (V _DD ) - +12 V güç kaynağı. Bu, en son bağlı ve ilk bağlantısı kesilmiş güç kaynağı olmalıdır.

Orijinal veri sayfasına çapraz referans verdim , ancak bilgiler biraz çelişkili.

Mutlak Maksimum :

V _BB (-5 V) 'e göre V _CC (+5 V), V _DD (+12 V) ve V _SS (GND ): -0.3 V ila +20 V

Bağlantısız olduğunda V _BB 0 V olsa bile , V _DD +17 V olur ve mutlak azami değeri geçmemelidir. Vikipedi'de, -12 V doğru önce +12 V bağlanırsa bir Intel 8080 yongasının imha edildiğine dair orijinal iddia mı?

Eğer doğruysa, bunu yaparsam kesin başarısızlık mekanizması nedir? İlk önce +12 V, -5 V olmadan uygulanırsa, çip neden imha edilmelidir? Geliştirme modu NMOS işlemiyle bir ilgisi olması gerektiğinden şüpheleniyorum, ancak yarı iletkenlerin nasıl çalıştığını bilmiyorum.

Güç kaynağının Intel 8080'de dahili olarak nasıl uygulandığını açıklayabilir misiniz? Benzer bir süreç kullanılarak inşa edilen aynı dönemde diğer çiplerin arasında da sorun mu var?

Ayrıca, Intel 8080 için bir güç kaynağı tasarlamam gerekirse, üç voltaj regülatörü kullanarak diyelim ki, +12 V rayı -5 V'den önce yükselirse çipin zarar görmesini nasıl önleyebilirim?

8080 için kullanılan süreçte +12, mantık için birincil voltaj sağladı, G / Ç pin mantığı için +5 verilen voltaj (bu, TTL uyumlu olması amaçlandı, bu nedenle 0 -> 5 volt sinyalleriyle sınırlıydı) ve - Substrata 5 bağlandı. Son voltaj, IC üzerindeki tüm aktif cihazların, ortak silikon substrattan ayrılmış PN bağlantılarında ters bir önyargı korunarak izole kalmasını sağlamıştır.

Herhangi bir G / Ç sinyali, alt tabaka voltajının "altına" inmişse, potansiyel olarak izolasyon bağlantısını, SCR benzeri bir kilitleme durumuna sürdürebilir ve bunun sonucunda sürekli yüksek akım potansiyel olarak cihazı tahrip edebilir. Üç güç kaynağı voltajını açmak ve kapatmak için gerekli olan sıranın bu riski en aza indirmesi amaçlanmıştır.

Bir önceki cevabın doğru bir şekilde belirtildiği gibi, uygulamada sistem tasarımcıları bu gereksinim ile hızlı ve gevşek koştular. Temel olarak, en önemli şey, sistem mantığının geri kalanını CPU'yu süren aynı +5 kaynağıyla beslemekti, böylece en azından CPU giriş pinlerine uygulanan voltajlar hiçbir zaman CPU "+5" kaynağından daha büyük olmayacaktı. CPU "-5" beslemesinden daha düşük veya daha düşük ve "+12" beslemesinin her zaman "+5 beslemesine eşit veya ondan daha büyük olmasını güvence altına almak için" Schottky güç diyotu bazen bu gerilimler arasında köprülendi Örneğin kapanma sırasında

Tipik olarak, üç sarf malzemesi için elektrolitik filtre başlığı değerleri -5 ve +12 oldukça hızlı bir şekilde yükseldi ve +5 bir süre sonra geriledi.

MOS proses iyileştirmeleri daha sonra IC tasarımlarının sadece +5 ile çalıştırılmasını sağladı ve negatif bir substrat voltajı gerekliyse çip üzerinde küçük bir şarj pompası devresi tarafından üretildi. (örn. 2516 EPROM vs. 2508, 8085 cpu ve 8080.)

Size tam bir cevabım yok, ama 8080, Intel'in 4004, 4040 ve 8008 fişlerinin PMOS işleminden ziyade NMOS işlemini kullanan ilk fişlerinden biriydi. NMOS'ta, substrat, diğer devre elemanlarının izolasyon bağlantılarının uygun şekilde ters taraflı olduğundan emin olmak için tüm devre içindeki en negatif nokta olmalıdır.

Bu nedenle, -5V beslemesinin, diğer şeylerin yanı sıra doğrudan alt tabakaya bağlı olduğundan ve diğer gerilimlerin bu önyargı olmadan sağlanmış olması durumunda, çip içerisinden birçoğuna yol açabilecek her türlü istenmeyen iletim yolu olduğundan şüpheleniyorum. kilitlemek ve kendini imha etmek.

Son sorunuza cevap vermek için, eğer güç kaynağınız tasarım gereği doğru sıralamaya sahip değilse, ayrı bir sıralayıcıya ihtiyacınız vardır - kendisinin -5V kaynağının diğer gerilimlerin yongaya ulaşmasına izin vermeden önce mevcut olmasını gerektiren bir devre.

Sorunuzla ilgili yorumlardan bazılarını tekrarlamak için, günün gerçek 8080 tabanlı sistemlerinde özel bir özen gösterdiğimi hatırlamıyorum.

Bununla birlikte, bu tür sistemler genellikle dört güç kaynağı ile inşa edilmiştir - ya da daha kesin olarak, iki güç kaynağı çifti vardır: ± 5V ve ± 12V (her seri arabirimde -12V kullanılır), her biri bir transformatör sargısından ve bir köprü doğrultucusundan tahrik edilir . 5V sarf malzemelerinin 12V sarf malzemesinden önce gelmesi doğal olurdu - ve bu iki -5V, + 5V'den daha hızlı, daha az ağır yüklü olacaktı.

Bu yüzden (tekrar tahmin ediyorum), güç kaynakları sıralama açısından "işe yaradı" ya da tehlike, veri sayfası yazarlarının inandığı kadar ciddi değildi.

Intel 8080 için bir güç kaynağı tasarlamam gerekiyorsa, diyelim ki üç voltaj regülatörü kullanarak diyelim, eğer + 12v'lik raylar -5v'den önce yükselirse çipin zarar görmesini nasıl önleyebilirim?

Küçük bir özenle bu durumdan kaçınmanız gerekir. CPU -5V'de çok az akım çekiyor, bu nedenle büyük boyutlu bir filtre kapasitörüyle doğal olarak hızlı bir şekilde yükselecek ve yavaşça düşecektir.

+ 12V, daha az 'boşluk boşluğu' sağlayan daha düşük regüle edilmemiş bir gerilime ve daha hızlı düşmesini sağlamak için akım çekişine göre daha düşük kapasitansa sahip olarak yavaşlamak için yapılabilir. Hava alma direnci, voltajın düşük yükleme durumunda bile yeterince hızlı düşmesini sağlayacaktır.

Altair 8800’deki güç kaynağını simüle ettim . Tüm besleme voltajları açıldıktan sonra 4ms içinde birlikte yükselir. Kapama sırasında önce + 12V beslemesi düştü, ardından +5V beslemesi ve ardından -5V beslemesi.

İşte açılışta ilk şebeke döngüsü: -

Ve işte 60 şebeke devresinden sonra kapanma: -

Altair'in -5V devresi şöyle görünür: -

^{bu devreyi simüle et - CircuitLab kullanılarak oluşturulan şematik}

Yüksek regüle edilmemiş DC voltajı (5V'ye göre), büyük filtre kapasitansı ve hafif yükleme kombinasyonu hızlı bir yükselme süresi ve yavaş düşme süresi sağlar.

Altair'in + 12V beslemesi benzer bir devreye sahiptir, ancak 12V 16V'den daha az değildir, bu nedenle voltaj 12V'un altına daha hızlı düşer (ayrıca + 12V beslemeden daha yüksek akım çekmesiyle de yardımcı olur).