एक इंटेल 8080 चिप क्यों नष्ट हो जाएगी अगर + वी 5 -5 वी से पहले जुड़ा हुआ है?

Question

इंटेल 8080 एक क्लासिक माइक्रोप्रोसेसर है जो 1974 में जारी किया गया था, जो एक एन्हांसमेंट-मोड एनएमओएस प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित किया गया था, और इस प्रक्रिया से संबंधित विभिन्न अनूठी विशेषताओं को दिखाता है, जैसे कि दो-चरण घड़ी की आवश्यकता, और तीन पावर रेल: -5 वी। +5 वी, और +12 वी।

विकिपीडिया से पावर पिन के विवरण में , यह कहता है

पिन 2: जीएनडी (वी _एसएस ) - ग्राउंड

पिन 11: 115 वी (वी _{बी बी} ) - power5 वी बिजली की आपूर्ति। यह पहला बिजली स्रोत जुड़ा होना चाहिए और अंतिम डिस्कनेक्ट हो जाना चाहिए, अन्यथा प्रोसेसर क्षतिग्रस्त हो जाएगा।

पिन 20: +5 वी (वी _सीसी ) - + 5 वी बिजली की आपूर्ति।

पिन 28: +12 वी (वी _डीडी ) - +12 वी बिजली की आपूर्ति। यह अंतिम जुड़ा हुआ और पहला डिस्कनेक्ट किया गया पावर स्रोत होना चाहिए।

मैंने मूल डेटाशीट को क्रॉस- रेफ़र किया , लेकिन जानकारी थोड़ी विरोधाभासी है।

पूर्ण अधिकतम :

V _BB (-5 V) के संबंध में V _CC (+5 V), V _DD (+12 V) और V _SS (GND ): -0.3 V से +20 V।

यहां तक कि अगर वी _{बी बी} 0 वी जब यह असंबद्ध है, वी _डीडी +17 वी होगा, और यह निरपेक्ष अधिकतम अधिक नहीं होनी चाहिए। क्या विकिपीडिया पर यह मूल दावा है कि -5 वी के सही से पहले +12 V जुड़ा होने पर इंटेल 8080 चिप नष्ट हो सकती है?

यदि यह सही है, अगर मैं ऐसा करता हूं तो सटीक विफलता तंत्र क्या है? यदि +12 V को पहले बिना -5 V के लागू किया गया तो चिप क्यों नष्ट हो जाएगी? मुझे संदेह है कि एन्हांसमेंट-मोड NMOS प्रक्रिया के साथ कुछ करना होगा, लेकिन मुझे नहीं पता कि अर्धचालक कैसे काम करते हैं।

क्या आप बता सकते हैं कि इंटेल 8080 के अंदर आंतरिक रूप से बिजली की आपूर्ति कैसे लागू की जाती है? क्या इसी तरह की प्रक्रिया का उपयोग करके निर्मित उसी युग में अन्य चिप्स के बीच समस्या मौजूद थी?

इसके अलावा, अगर मुझे इंटेल 8080 के लिए एक बिजली की आपूर्ति डिजाइन करने की आवश्यकता है, तो हम कहते हैं कि तीन वोल्टेज नियामकों का उपयोग करके, मैं कैसे चिप को नुकसान को रोक सकता हूं अगर -5 वी से पहले +12 वी रेल रैंप हो?

Comments

दिन में हमने केवल अनदेखा किया कि इंटेल ने बिजली की आपूर्ति अनुक्रमण के बारे में क्या सिफारिश की है। आईएमएसएआई एमपीयू-ए योजनाबद्ध देखें कि युवा और बेवकूफ कितना दूर हो सकते हैं।

— 2:11 बजे Dan1138

अगर मैंने कभी इस पर एक इंटेल एप्लिकेशन नोट देखा, तो यह 40 साल पहले था, जैसा कि आप देख सकते हैं कि दिन के डिजाइनरों ने ऐसा नहीं किया था, इंटेल 8080 ए का नए डिजाइन में उपयोग करने के लिए कोई उचित स्थिति कल्पनाशील नहीं है। अपने आवेदन के बारे में और अधिक जानकारी प्राप्त करें। अपने खोज-फू को ग्यारह तक पिया, Google आपका मित्र है।

— Dan1138

@ Dan1138 यह समझने का इरादा है कि यह कैसे काम करता है, एक नए डिजाइन में इसका उपयोग करने के लिए नहीं। वैसे भी टिप के लिए धन्यवाद, ऐसा लगता है कि उचित अनुक्रम का एक क्षणिक उल्लंघन व्यवहार में एक समस्या नहीं निकला ... मैं Bitsavers और ark.org को खोदने की कोशिश करूंगा, उम्मीद है कि कुछ संबंधित सामग्री मिली और इसका जवाब खुद दिया, और विकिपीडिया पर प्रशस्ति पत्र अद्यतन ...

— 比尔盖子

उस समय मैं इंटेल मल्टीलेयस कार्ड और बस विनिर्देशों के आधार पर निर्मित इंटेल इंटेलेक माइक्रो कंप्यूटर डेवलपमेंट सिस्टम (एमडीएस) का उपयोग करता हूं। सीपीयू कार्ड 8080A चिप के लिए पावर स्टार्ट सीक्वेंसिंग को लागू नहीं करते हैं, इसलिए बस विनिर्देश होना चाहिए जो अनुक्रम पर बिजली को नियंत्रित करता है। मुझे पता है कि दिन के लिए घर में निर्मित कंप्यूटर सिस्टम किट (अल्टेयर, आईएमएसएआई इत्यादि) में मुख्य पावर बस अनुक्रमण नहीं था।

— Dan1138

मन कि "जुड़ा नहीं" निश्चित रूप से "0 वी" के समान नहीं है। किसी भी एकीकृत सर्किट में आप चाहते हैं कि बल्क अप से बचने के लिए बल्क को कम-प्रतिबाधा स्रोत से बांधा जाए, जो आपकी चिप को पूरी तरह से नष्ट कर सकता है! विशेष रूप से यह शुरुआती डिजाइन, जहां बल्क स्रोत / नाली की तुलना में एक अलग वोल्टेज स्रोत से प्रतीत होता है कि विफल होने का खतरा है। आप सबसे अधिक संभावना है कि इस तरह के आधुनिक थोक डिजाइनों में कुछ भी नहीं मिलेगा (FDSOI latch-up नहीं है)।

— michi7x7

Answer 1

8080 के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया में, +12 ने तर्क के लिए प्राथमिक वोल्टेज प्रदान किया, I / O पिन तर्क के लिए +5 आपूर्ति की गई वोल्टेज (जो कि टीटीएल संगत होने का इरादा था, इस प्रकार 0 -> 5 वोल्ट संकेतों तक सीमित है) और - 5 सब्सट्रेट से जुड़ा था। बाद के वोल्टेज ने यह सुनिश्चित किया कि आईसी पर सभी सक्रिय उपकरण पीएन जंक्शनों पर एक रिवर्स पूर्वाग्रह को बनाए रखते हुए अलग-थलग हो गए, जिन्होंने उन्हें आम सिलिकॉन सब्सट्रेट से अलग कर दिया।

यदि कोई I / O सिग्नल सब्सट्रेट वोल्टेज से "नीचे" चला गया, तो यह संभावित रूप से निरंतर उच्च वर्तमान संभावित रूप से डिवाइस को नष्ट करने के साथ एससीआर जैसी लैचअप स्थिति में आइसोलेटिंग जंक्शन को चला सकता है। तीन बिजली आपूर्ति वोल्टेज को चालू करने और बंद करने के आवश्यक अनुक्रम का उद्देश्य इस जोखिम को कम करना था।

पिछले उत्तर के रूप में, सही ढंग से बताया गया है, अभ्यास प्रणाली में डिजाइनर इस आवश्यकता के साथ तेजी से और ढीले हुए। मूल रूप से, सबसे महत्वपूर्ण बात यह थी कि सीपीयू को हटाने वाले समान +5 की आपूर्ति के साथ सिस्टम लॉजिक के बाकी हिस्सों को शक्ति दें, ताकि सीपीयू इनपुट पिन पर लगाए गए कम से कम वोल्टेज कभी भी सीपीयू "+5" की आपूर्ति से अधिक न हों। या सीपीयू "-5" आपूर्ति की तुलना में कम है, और यह सुनिश्चित करने के लिए कि "+12" आपूर्ति हर समय "+5 आपूर्ति" के बराबर या उससे अधिक थी। एक स्कूटी पावर डायोड को कभी-कभी उन वोल्टेज के बीच पाला जाता था, जिसे बनाए रखने के लिए। रिश्ते जैसे शक्ति-डाउन के दौरान।

आमतौर पर, तीन आपूर्ति के लिए इलेक्ट्रोलाइटिक फिल्टर कैप मूल्यों को ऐसे चुना गया था कि -5 और +12 काफी तेजी से ऊपर उठे, और +5 थोड़ा पीछे हो गए।

MOS प्रक्रिया शोधन ने बाद में IC डिजाइनों को केवल +5 द्वारा संचालित करने की अनुमति दी, और यदि एक नकारात्मक सब्सट्रेट वोल्टेज की आवश्यकता थी, तो इसे एक छोटे चार्ज पंप सर्किट द्वारा चिप पर उत्पन्न किया गया था। (उदा। 2516 EPROM बनाम 2508, 8085 सीपीयू बनाम 8080।)

Answer 2

मेरे पास आपके लिए पूर्ण उत्तर नहीं है, लेकिन 8080 इंटेल की पहली चिप्स में से एक NMOS प्रक्रिया का उपयोग करने के लिए थी, बल्कि 4004, 4040 और 8008 चिप्स की PMOS प्रक्रिया। NMOS में, सब्सट्रेट पूरे सर्किट में सबसे नकारात्मक बिंदु होना चाहिए, ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि अन्य सर्किट तत्वों के पृथक जंक्शन ठीक से पक्षपाती हैं।

इसलिए, मुझे संदेह है कि -5 वी आपूर्ति, अन्य चीजों के अलावा, सब्सट्रेट से सीधे जुड़ी हुई है, और यदि इस पूर्वाग्रह के बिना अन्य वोल्टेज की आपूर्ति की जाती है, तो चिप के माध्यम से सभी प्रकार के अनजाने चालन पथ हैं, जिनमें से कई नेतृत्व कर सकते हैं आत्म-विनाश और आत्म-विनाश के लिए।

आपके अंतिम प्रश्न का उत्तर देने के लिए, यदि आपकी बिजली की आपूर्ति में डिज़ाइन द्वारा सही अनुक्रमण नहीं है, तो आपको एक अलग सीक्वेंसर की आवश्यकता होती है - एक सर्किट जिसे स्वयं -5 वी आपूर्ति की आवश्यकता होती है, इससे पहले कि वह अन्य वोल्टेज को चिप तक पहुंचने की अनुमति देता है।

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आपके प्रश्न पर कुछ टिप्पणियों की प्रतिध्वनि करने के लिए, मुझे दिन के वास्तविक 8080-आधारित सिस्टम में ली जा रही किसी विशेष देखभाल की याद नहीं है।

हालांकि, ऐसी प्रणालियां आमतौर पर चार बिजली आपूर्ति के साथ बनाई गई थीं - या अधिक सटीक रूप से, बिजली की आपूर्ति के दो जोड़े: V 5 वी और 12 12 वी (-12 वी का उपयोग किसी भी धारावाहिक इंटरफेस में किया गया होगा), प्रत्येक एक ट्रांसफार्मर वाइंडिंग और एक पुल की रक्षा से संचालित होता है। । 12 वी की आपूर्ति से पहले 5 वी की आपूर्ति के लिए यह स्वाभाविक होगा - और उन दो में से -5 वी + 5 वी की तुलना में तेज होगा, जो बहुत कम भार से भरा हुआ है।

इसलिए (फिर से मैं अनुमान लगा रहा हूं), बिजली अनुक्रमण के संदर्भ में या तो "बस काम" करती है, या वास्तव में यह खतरा उतना गंभीर नहीं था जितना कि डेटाशीट लेखकों का मानना ​​होगा।

Comments

मैंने आपका उत्तर नहीं देखा (फ़ायरफ़ॉक्स ने इसे स्क्रॉल नहीं किया) और पहले से ही सब्सट्रेट के बारे में एक टिप्पणी लिख रहा था। मुझे यकीन है कि आप इस बारे में सही हैं कि -5 वी आपूर्ति को पहले कम प्रतिबाधा वोल्टेज के रूप में क्यों आना पड़ा। pMOS का उपयोग पहले किया गया था क्योंकि + ऑक्साइड में शुल्क Vth और nMOS में कमी आई थी, इसलिए अशुद्धता की समस्याओं के कारण एक आपदा थी। इसलिए वे अंततः सीख रहे थे कि सफाई के रूप में nMOS कैसे करना है और अंत में नई सीमा तक पहुंच गया है। (यह सीएमओएस सफलताओं से पहले था।) अनुसंधान से पता चला कि सबसे बड़ी समस्या सोडियम संदूषण थी, हालांकि पोटेशियन और लिथियम कम योगदान देने वाले मुद्दे थे। +1!

— जोंक

"मुझे संदेह है कि -5 वी आपूर्ति, अन्य चीजों के साथ, सब्सट्रेट से सीधे जुड़ी हुई है"। मुझे लगता है कि आप सही हैं। इसका एक मजबूत संकेत ओपी द्वारा उद्धृत संदर्भ है, जहां -5 वी रेल को वीबीबी कहा जाता है, जहां "बी" सबसे संभवतः "बॉडी" के लिए खड़ा है, अर्थात एनएमओएस ट्रांजिस्टर का सब्सट्रेट।

— लोरेंजो दोनाती

Answer 3

अगर मुझे इंटेल 8080 के लिए एक बिजली की आपूर्ति डिजाइन करने की आवश्यकता है, तो आइए तीन वोल्टेज नियामकों का उपयोग करते हुए कहते हैं, मैं कैसे चिप को नुकसान से बचाता हूं अगर + 12 v रेल रैंप से पहले -5 v?

थोड़ी देखभाल के साथ आपको उस स्थिति से बचने में सक्षम होना चाहिए। -5 वी पर सीपीयू बहुत कम धारा खींचता है, इसलिए एक ओवरसाइज़्ड फिल्टर कैपेसिटर के साथ यह स्वाभाविक रूप से तेजी से ऊपर आएगा और धीरे-धीरे नीचे जाएगा।

+ 12 V को कम अनियमित वोल्टेज होने से धीमी वृद्धि करने के लिए बनाया जा सकता है जो कम 'हेडरूम' प्रदान करता है, और वर्तमान ड्रॉप के सापेक्ष कम धारिता इसे तेजी से गिराने के लिए। एक ब्लीडर रोकनेवाला यह सुनिश्चित करेगा कि वोल्टेज कम लोडिंग के साथ भी काफी तेजी से गिरता है।

मैंने Altair 8800 में बिजली की आपूर्ति का अनुकरण किया । सभी आपूर्ति वोल्टेज पर स्विच के 4ms के भीतर एक साथ बहुत अधिक गुलाब। स्विच पर + 12 वी आपूर्ति पहले गिराई गई, उसके बाद + 5 वी आपूर्ति और फिर -5 वी आपूर्ति।

यहाँ स्विच पर पहला मुख्य चक्र है: -

और यहाँ 60 मुख्य चक्रों के बाद स्विच बंद है: -

अल्टेयर का -5 वी सर्किट इस तरह दिखता है: -

^{इस सर्किट का अनुकरण करें - सर्किटलैब का उपयोग करके बनाई गई योजनाबद्ध}

उच्च अनियमित डीसी वोल्टेज (5 वी के सापेक्ष), बड़े फिल्टर कैपेसिटेंस और लाइट लोडिंग का संयोजन तेजी से वृद्धि का समय और धीमा समय देता है।

अल्टेयर + की 12 वी आपूर्ति में एक समान सर्किट होता है, लेकिन 12 वी 16 वी से बहुत कम नहीं होता है, इसलिए वोल्टेज 12 वी से अधिक तेजी से गिरता है (यह भी + 12 वी आपूर्ति से उच्च वर्तमान ड्रॉ द्वारा मदद करता है)।