fanout

En lógica digital y electrónica, el fanout es el número de entradas de puertas lógicas que una sola salida puede alimentar de forma segura con corriente, manteniendo niveles de señal válidos. Una salida de puerta clasificada para un fanout de 10 puede accionar de forma fiable 10 entradas lógicas estándar sin degradar la tensión de salida o exceder el límite de corriente de la fuente. Si se supera ese número, la tensión de salida disminuye, los niveles lógicos se vuelven poco fiables y el circuito falla intermitentemente.

El fanout depende de dos realidades eléctricas: la cantidad de corriente que la etapa de salida puede suministrar o absorber, y la corriente de entrada que demanda cada puerta aguas abajo. La lógica TTL antigua solía tener un fanout de 10 a 20; las salidas CMOS modernas pueden accionar 50 o más porque apenas consumen corriente de entrada. Cuando se encadenan varias puertas o se accionan terminaciones de línea de transmisión, resistencias en paralelo o grandes cargas capacitivas, la demanda de corriente aumenta y el fanout efectivo disminuye. Un diseñador debe controlar este presupuesto con la misma atención que el consumo de energía.

Fanout en la práctica y sus inconvenientes

El término también aparece en el diseño físico: una línea de señal de un generador de reloj o una fuente de reinicio que se ramifica a través de un chip o una placa se divide en muchas trazas paralelas o a través de un árbol de búferes. Cada rama se sigue contando en la especificación de fanout. Violar las clasificaciones de fanout provoca tiempos de subida lentos, sobreimpulso, reflexiones e inestabilidad en los flip-flops.

En circuitos de alta velocidad, el fanout interactúa con la velocidad de respuesta (slew rate), la impedancia y la carga capacitiva. Una salida lógica capaz de accionar 100 entradas en CC puede fallar a 100 MHz porque la capacitancia parásita de 100 entradas de puerta crea demasiada capacitancia de carga; el límite de velocidad de respuesta se alcanza primero. Los diseñadores combaten esto con búferes, repetidores o árboles de fanout activos que regeneran la señal.

La palabra en sí es de origen mecánico, tomada de cómo un eje se divide en múltiples elementos accionados. En electrónica se ha convertido casi puramente en una medida eléctrica, pero el modelo mental se mantiene: una fuente, muchos destinos, limitada por el ancho de banda de la conexión.