Strukturierte Fertigungsdaten · 2026

CMOS-Zählerschaltung

Auf Basis strukturierter CNFX-Herstellerprofile wird CMOS-Zählerschaltung im Bereich Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Erzeugnissen anhand von Versorgungsspannung bis Betriebstemperatur eingeordnet.

Technische Definition und Kernbaugruppe

Ein typisches CMOS-Zählerschaltung wird durch die Baugruppe aus CMOS-Flipflops und Taktsignal-Puffer beschrieben. Für industrielle Anwendungen werden Materialauswahl, Fertigungsprozess und Prüfbarkeit gemeinsam bewertet.

Eine CMOS-Zählerschaltung ist ein digitaler integrierter Schaltkreis, der Taktimpulse zählt und Zeitintervalle verfolgt, häufig in Echtzeituhren verwendet.

Vollständige Spezifikationen anzeigen Geeignete Fertigungsquellen prüfen

CMOS-Zählerschaltung in einer industriellen Fertigungsumgebung — Repräsentative Produktabbildung. Aussehen und Spezifikationen mit dem Hersteller bestätigen.

Produktspezifikationen

Technische Details und Fertigungskontext für CMOS-Zählerschaltung

Technische Definition

Eine CMOS-Zählerschaltung ist eine grundlegende Komponente in einem Echtzeituhr-System (RTC). Sie ist dafür verantwortlich, präzise Taktimpulse zu zählen, die von einem Quarzoszillator erzeugt werden. Dieser Zähler wird verwendet, um Zeitregister (Sekunden, Minuten, Stunden) zu erhöhen und eine genaue Zeitmessung aufrechtzuerhalten, auch wenn die Hauptstromversorgung ausgeschaltet ist, indem eine Backup-Stromquelle genutzt wird. Die Schaltung arbeitet mit einer Reihe von CMOS-Flip-Flops, die in einer Kaskadenkonfiguration (z. B. Welligkeitszähler, synchroner Zähler) verbunden sind. Jedes Flip-Flop wechselt seinen Zustand basierend auf dem eingehenden Taktimpuls vom Oszillator der RTC. Der binäre Ausgang dieser Flip-Flops repräsentiert den Zählerwert. Steuerlogik verwaltet den Überlauf (z. B. Rücksetzen nach 60 Sekunden) und Schnittstellen mit anderen RTC-Komponenten wie Registern und dem I2C/SPI-Kommunikationsbus. Die Schaltung wird auf einem Silizium-Halbleiterwafer hergestellt, mit Siliziumdioxid als Isolator und Metallverbindungen (typischerweise Aluminium oder Kupfer). Zu den wichtigsten Parametern gehören: Versorgungsspannung 3–18 V DC, Betriebstemperatur -40 bis 85 °C (gemäß IEC 60747), maximale Taktfrequenz 10–50 MHz, Ausbreitungsverzögerung 10–200 ns (bei VDD=5V, CL=50pF), Eingangshochspannung 0,7×VDD–VDD, Eingangsniederspannung 0–0,3×VDD, Ausgangshochspannung VDD–0,5–VDD (bei IOH=-0,5mA), Ausgangsniederspannung 0–0,5 V (bei IOL=0,5mA), Ruhestrom 0,1–5 µA (bei VDD=5V, ohne Last), Leistungsaufnahme 0,5–2 mW (bei 1 MHz, VDD=5V) und ESD-Toleranz 2000–4000 V (Human Body Model, gemäß IEC 61340-3-1). Gehäusetypen umfassen DIP-14 bis DIP-16 (gemäß JEDEC MS-001), SOIC ist ebenfalls erhältlich. Diese Werte sind Verzeichnis-Referenzbereiche und müssen für das spezifische Modell und die Anwendung bestätigt werden. Überprüfen Sie immer modellspezifische Spezifikationen und Normen mit dem Hersteller oder Lieferanten.

Funktionsprinzip

Die CMOS-Zählerschaltung verwendet kaskadierte Flip-Flops, um Taktimpulse zu zählen. Jedes Flip-Flop wechselt bei der Taktflanke und erzeugt einen binären Zählerstand. Steuerlogik setzt den Zähler bei Überlauf zurück (z. B. nach 60 Sekunden) und Schnittstellen mit RTC-Registern und Kommunikationsbussen. Die Schaltung arbeitet innerhalb spezifizierter Spannungs- und Temperaturbereiche, und ihre Leistung hängt von Versorgungsspannung und Last ab.

Hauptmaterialien

Silizium (Halbleiter-Wafer), Siliziumdioxid (Isolator), Metall (Verbindungsleitungen - typischerweise Aluminium oder Kupfer)

Technische Parameter

Parameter	Typischer Bereich	Hinweise & Auswahlkriterien
Versorgungsspannung	3–18 V DC	Operating range for CMOS devices
Betriebstemperatur	-40–85 °C	Junction temperature limitsIEC 60747
Maximale Taktfrequenz	10–50 MHz	Depends on supply voltage and load
Signallaufzeit	10–200 ns	At VDD=5V, CL=50pF
Eingangsspannung High	0.7×VDD–VDD V	Minimum high-level input voltageIEC 60747
Eingangsspannung Low	0–0.3×VDD V	Maximum low-level input voltageIEC 60747
Ausgangsspannung High	VDD–0.5–VDD V	At IOH=-0.5mA
Ausgangsspannung Low	0–0.5 V	At IOL=0.5mA
Ruhestrom	0.1–5 µA	At VDD=5V, no load
Gehäusetyp	DIP-14–DIP-16	Also available in SOICJEDEC MS-001
Leistungsaufnahme	0.5–2 mW	At 1 MHz, VDD=5V
ESD Festigkeit	2000–4000 V	Human body modelIEC 61340-3-1

Die Bereiche sind branchenübliche Richtwerte zur Angebotsvorbereitung und keine Zusage des Lieferanten. Bestätigen Sie jeden Wert und jede Norm vor der Bestellung beim rechtlichen Hersteller.

Komponenten / BOM

CMOS-Flipflops
Grundlegendes Speicherelement, das ein Bit des Zählwerts speichert; ändert den Zustand bei der Taktflanke.
Material: Siliziumbasierter Halbleiter
Taktsignal-Puffer
Konditioniert das Taktsignal vom Oszillator für zuverlässiges Auslösen der Flip-Flops.
Material: Siliziumbasierter Halbleiter
Ausgangsregister/Puffer
Halten und treiben den gezählten Binärwert zum Auslesen durch die Steuerlogik des Echtzeituhren-Systems oder externen Mikrocontroller an.
Material: Siliziumbasierter Halbleiter mit Metallverbindungen
Steuerlogik
Setzt den Zähler bei Überlauf zurück und übergibt den Wert an die RTC-Register und den Bus.

Anwendung und Auswahl

Eignung und Auslegungsdaten

Betriebsgrenzen

Betriebsdruck:	Nicht zutreffend für elektronische Schaltungen
Durchflussrate:	Nicht zutreffend für elektronische Schaltungen
Betriebstemperatur:	-40°C bis +85°C (Industriequalität), -55°C bis +125°C (Militärqualität)

Montage- und Anwendungskompatibilität

Digitale SteuerungssystemeZeitschaltungen in der UnterhaltungselektronikZähler in der industriellen Automatisierung

Nicht geeignet: Hochspannungs- oder Hochstrom-Schaltumgebungen (erfordert zusätzliche Schutzschaltungen)

Auslegungsdaten

Erforderlicher Zählbereich (Bits/Auflösung)
Benötigte maximale Taktfrequenz
Verfügbare Versorgungsspannung

Ergänzende technische Angaben

Technische Bewertung

Betriebsbereich

2,0-5,5 V Versorgungsspannung, -40 bis 85°C Umgebungstemperatur, 0-20 MHz Taktfrequenz

Belastungs- und Ausfallgrenzen

Versorgungsspannung unter 1,8 V verursacht Korruption des Logikzustands, Sperrschichttemperaturen über 125°C initiieren thermisches Durchgehen

Verletzung der CMOS-Transistor-Schwellenspannung bei niedrigen Versorgungsspannungen, Degradation der Ladungsträgerbeweglichkeit und Durchschlag des Gate-Oxids bei erhöhten Temperaturen

Fertigungskontext

CMOS-Zählerschaltung wird innerhalb von Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Erzeugnissen nach Material, Prozessfenster und Prüfanforderungen bewertet.

Risiken, Wartung und Normen

Zuverlässigkeits- und Risikoanalyse

Ausfallmodus und Ursache

Latch-up

Ursache: Übermäßige Spannungsspitzen oder elektrostatische Entladung (ESD), die die Aktivierung eines parasitären Thyristors verursachen, was zu hohem Stromfluss und potenzieller thermischer Beschädigung führt.

Degradation des Ausgangssignals

Ursache: Elektromigration oder Hot-Carrier-Injection über die Zeit, verschärft durch hohe Betriebstemperaturen oder übermäßige Schaltfrequenzen, was zu Zeitfehlern oder Logikfehlern führt.

Wartungsindikatoren

Inkonsistentes oder unregelmäßiges Zählverhalten (z.B. fehlende Zählungen, Doppelzählungen) während des Betriebs
Abnormale Erwärmung des CMOS-IC-Gehäuses im Normalbetrieb, was auf potenzielle interne Kurzschlüsse oder übermäßigen Stromverbrauch hinweist

Technische Hinweise

Implementieren Sie einen angemessenen ESD-Schutz und eine Spannungsregelung im Schaltungsdesign, einschließlich Entkopplungskondensatoren in der Nähe der Versorgungspins und ggf. Überspannungsableiter.
Betreiben Sie die Schaltung innerhalb der spezifizierten Temperatur- und Frequenzbereiche und erwägen Sie Kühlkörper oder Zwangsluftkühlung bei hohen Umgebungstemperaturen.

Konformität und Fertigungsnormen

Referenznormen

IEC 60747-14-1:2020 - Halbleiterbauelemente - Integrierte Schaltungen - Teil 14-1: Digitale integrierte Schaltungen - CMOS-SchaltungenCE-Kennzeichnung - Richtlinie 2014/35/EU (Niederspannungsrichtlinie)

Fertigungsgenauigkeit

Toleranz der Versorgungsspannung: +/-5% der Nenn-VDD
Abweichung der Ausbreitungsverzögerung: +/-10% über den Temperaturbereich (-40°C bis +85°C)

Qualitätsprüfung

Elektrische Parametertests (Verifikation der DC/AC-Kennwerte)
Umgebungs-Stress-Screening (Temperaturwechsel und Burn-in)

Fehleranalyse

FMEA · Fehleranalyse

Ursache → Fehlermodus → Engineering-Maßnahme

Elektrostatische Entladung über 2000 V HBM → Durchschlag des Gate-Oxids, der einen permanenten Kurzschluss zwischen Gate und Substrat verursacht → Integrierte ESD-Schutzdioden mit Snapback-Auslösung bei 1500 V

Überschwingen des Taktsignals über 6,0 V Spitzenamplitude → Latch-up-Zustand mit anhaltendem 50 mA parasitärem Thyristorstrom → Guard-Ring-Strukturen mit 5 μm Abstand zwischen PMOS- und NMOS-Wannen

Beschaffungscheckliste

Keine Kundenbewertung und keine Echtzeitdaten. Prüfen Sie diese Unterlagen vor einer Bestellung.

Technische Dokumentation

Aktuelle Zeichnungen, Revisionsstand und Spezifikationsblatt anfordern.

Fertigungsfähigkeit

Anlagen, Prozessgrenzen und nachvollziehbare Fertigungsbelege prüfen.

Prüfbarkeit

Prüfmethoden, Messmittel und rückverfolgbare Prüfberichte bestätigen.

Lieferantentransparenz

Rechtsträger, Standort, Zertifikatsumfang und direkte Kontakte prüfen.

Die Kriterien dienen als Orientierung für technische Einkaufsprüfungen. Konkrete Kunden, Länder, Bewertungsdaten oder Live-Nachfragen werden nur angezeigt, wenn entsprechende belastbare Daten vorliegen.

Hersteller von CMOS-Zählerschaltung

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Keine Provision, kein Zwischenhändler: CNFX ist ein Verzeichnis. Wir nehmen keinen Anteil an Aufträgen und verhandeln nicht im Namen eines Lieferanten.
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Häufige Fragen

Was ist der typische Versorgungsspannungsbereich für eine CMOS-Zählerschaltung?

Der typische Versorgungsspannungsbereich beträgt 3–18 V DC, wie im Verzeichnis angegeben. Sie müssen jedoch den genauen Bereich für das spezifische Modell mit dem Hersteller verifizieren.

Wie hält die CMOS-Zählerschaltung die Zeit, wenn die Hauptstromversorgung ausgeschaltet ist?

Sie verwendet eine Backup-Stromquelle, um weiterhin Taktimpulse vom Quarzoszillator zu zählen, sodass die Zeitregister erhöht werden und die Zeitmessung genau bleibt.

Was ist die maximale Taktfrequenz dieser Schaltung?

Das Verzeichnis listet eine maximale Taktfrequenz von 10–50 MHz auf, abhängig von Versorgungsspannung und Last. Bestätigen Sie den tatsächlichen Wert für Ihre Anwendung mit dem Lieferanten.

Welche Normen gelten für Betriebstemperatur und ESD-Toleranz?

Der Betriebstemperaturbereich (-40 bis 85 °C) verweist auf IEC 60747, und die ESD-Toleranz (2000–4000 V) verweist auf IEC 61340-3-1. Dies sind Verifizierungsreferenzen; die Konformität muss mit dem Hersteller bestätigt werden.

Kann ich Hersteller direkt kontaktieren?

CNFX ist ein offenes Verzeichnis, keine Handelsplattform und kein Beschaffungsagent. Herstellerprofile und Formulare helfen bei der Vorbereitung des direkten Kontakts.

CNFX Industrial Index v2.6.11 · Herstellung von Computern, elektronischen und optischen Erzeugnissen