Fanout
Englisch: fanout
Das Ausmaß, in dem etwas aufgefächert wird oder sich in separate Abschnitte aufteilt.
Fanout: wie viele Lasten ein Ausgang treiben kann
In der Digitalelektronik und Elektronik bezeichnet Fanout die Anzahl der Logiktor-Eingänge, die ein einzelner Ausgang sicher mit Strom versorgen kann, während er gültige Signalpegel aufrechterhält. Ein Gateausgang mit einer Fanout-Angabe von 10 kann zuverlässig 10 Standard-Logikeingänge treiben, ohne die Ausgangsspannung zu verschlechtern oder die Quellenstrombegrenzung zu überschreiten. Wird diese Zahl überschritten, sinkt die Ausgangsspannung ab, Signalpegel werden unzuverlässig und der Schaltkreis versagt intermittierend.
Fanout hängt von zwei elektrischen Realitäten ab: der Strommenge, die die Ausgangsstufe liefern oder aufnehmen kann, und dem Eingangsstrom, den jedes nachgelagerte Gatter benötigt. Ältere TTL-Logik hatte typischerweise einen Fanout von 10 bis 20; moderne CMOS-Ausgänge können 50 oder mehr treiben, da sie fast keinen Eingangsstrom ziehen. Wenn Sie mehrere Gatter hintereinanderschalten oder Übertragungsleitungen, parallele Widerstände oder große kapazitive Lasten treiben, steigt der Stromverbrauch und der effektive Fanout sinkt. Ein Konstrukteur muss dieses Budget so sorgfältig verfolgen wie den Stromverbrauch.
Fanout in der Praxis und Fallstricke
Der Begriff erscheint auch im Physical Design: Eine Signalleitung von einem Taktgenerator oder Rücksetz-Baustein, die sich über einen Chip oder eine Platine verteilt, verzweigt sich in viele parallele Leitungen oder durch einen Pufferbaum. Jeder Zweig wird immer noch in der Fanout-Angabe gezählt. Verletzungen der Fanout-Vorgaben führen zu langsamen Anstiegszeiten, Überschwingern, Reflektionen und Metastabilität in Flipflops.
In Hochgeschwindigkeitsschaltungen interagiert Fanout mit Slew Rate, Impedanz und kapazitiver Last. Ein Logikausgang, der bei Gleichstrom 100 Eingänge treiben kann, versagt möglicherweise bei 100 MHz, weil die parasitäre Kapazität von 100 Gatoreingängen zu viel Lastkapazität erzeugt; die Slew-Rate-Beschränkung wird zuerst erreicht. Designer bekämpfen dies mit Puffern, Repeatern oder aktiven Fanout-Bäumen, die das Signal regenerieren.
Das Wort selbst stammt mechanischen Ursprungs, entlehnt davon, wie eine Welle sich in mehrere angetriebene Elemente aufteilt. In der Elektronik ist es fast rein zu einem elektrischen Maßstab geworden, aber das mentale Modell bleibt: eine Quelle, viele Ziele, begrenzt durch die Bandbreite der Verbindung.