fanout

En logique numérique et en électronique, le fanout est le nombre d'entrées de portes logiques qu'une seule sortie peut alimenter en toute sécurité avec du courant tout en maintenant des niveaux de signal valides. Une sortie de porte conçue pour un fanout de 10 peut piloter de manière fiable 10 entrées logiques standard sans dégrader la tension de sortie ou dépasser la limite de courant de la source. Si ce nombre est dépassé, la tension de sortie chute, les niveaux logiques deviennent peu fiables et le circuit tombe en panne par intermittence.

Le fanout dépend de deux réalités électriques: la quantité de courant que l'étage de sortie peut fournir ou absorber, et le courant d'entrée que chaque porte en aval demande. Les anciennes logiques TTL avaient généralement un fanout de 10 à 20; les sorties CMOS modernes peuvent en piloter 50 ou plus car elles ne consomment presque pas de courant d'entrée. Lorsque vous chaînez plusieurs portes ou pilotez des terminaisons de ligne de transmission, des résistances parallèles ou de grandes charges capacitives, la demande de courant augmente et le fanout effectif diminue. Un concepteur doit suivre ce budget aussi attentivement que la consommation d'énergie.

Fanout en pratique et pièges

Le terme apparaît également dans la conception physique: une ligne de signal provenant d'un générateur d'horloge ou d'une source de réinitialisation qui se ramifie sur une puce ou une carte se divise en de nombreuses traces parallèles ou passe par un arbre de tampons. Chaque branche est toujours comptée dans la spécification du fanout. La violation des spécifications de fanout entraîne des temps de montée lents, des dépassements, des réflexions et une métastabilité dans les bascules.

Dans les circuits à haute vitesse, le fanout interagit avec le slew rate, l'impédance et la charge capacitive. Une sortie logique capable de piloter 100 entrées en courant continu peut échouer à 100 MHz car la capacité parasite de 100 entrées de porte crée une charge capacitive trop importante; la contrainte de slew rate est atteinte en premier. Les concepteurs combattent cela avec des tampons, des répéteurs ou des arbres de fanout actifs qui régénèrent le signal.

Le mot lui-même est d'origine mécanique, emprunté à la façon dont un arbre se divise en plusieurs éléments entraînés. En électronique, il est devenu presque purement une mesure électrique, mais le modèle mental reste: une source, de nombreuses destinations, limitées par la bande passante de la connexion.