Czy niepodłączone wejścia mogą rozgrzewać układ scalony?

Używam ATF16V8 PLD do prostej logiki kleju. Podczas testowania go na płycie prototypowej zauważyłem, że niemal natychmiast robi się ciepły w dotyku. Sprawdziłem, czy żadne wyjścia nie są zwarte, ale wiedziałem również, że wiele wejść pozostało niepodłączonych.

ATF16V8 jest układem CMOS i przeczytałem, że wejścia pływające mogą stanowić problem w tej technologii, w przeciwieństwie do TTL. Czy może to być przyczyną produkcji ciepła i dlaczego?

Tak, obwody CMOS mogą się nagrzewać, gdy występują swobodne wejścia. Zawsze należy podłączać nieużywane styki wejściowe CMOS do określonego napięcia, zwykle GND lub Vdd, chyba że arkusz danych mówi inaczej (patrz także koniec tej odpowiedzi i odpowiedź Michaela ). Jeśli pin można skonfigurować jako wejście lub wyjście i nie masz pewności, który to będzie, możesz umieścić rezystor między pinem a GND / Vdd.

Jeśli pozostawisz kołki niepodłączone, mówi się, że „pływają” i mają nieokreślone napięcie. Napięcie to może pochodzić z indukcji na przewodach paczki, prądach upływowych wewnątrz lub na zewnątrz paczki, wyładowaniu statycznym itp. Kluczową kwestią jest to, że nie znasz napięcia na bramkach tranzystorów wejściowych, do których jest podłączony pin ( sygnał A w falowniku CMOS poniżej).

W najgorszym przypadku to niezdefiniowane napięcie będzie znajdować się gdzieś pomiędzy „wysokim” i „niskim”, tak że oba tranzystory będą jednocześnie przewodzące. Tak więc wysoki prąd (kilka 10-100 mA) przepływa przez tranzystory od Vdd do GND (Vss), generując w ten sposób ciepło i prawdopodobnie niszcząc układ.

Niektóre układy scalone mają specjalne obwody na swoich pinach wejściowych, aby temu zapobiec. Ten obwód jest zwykle nazywany uchwytem magistrali lub opiekunem magistrali , ale można go również znaleźć pod innymi nazwami, takimi jak pad-opiekun (procesory iMX). Zasadniczo jest to bufor (dwa falowniki połączone szeregowo) i duży rezystor podłączony do pinu wejściowego. Zapewnia to, że pin wejściowy jest zawsze doprowadzany do wysokiego lub niskiego poziomu, gdy nic innego go nie napędza.

Źródła obrazów: Wikimedia, domena publiczna.

Nie w tym przypadku. Aby zacytować arkusz danych :

Wszyscy członkowie rodziny ATF16V8B (QL) mają wewnętrzne rezystory wejściowe i podciągające we / wy. Dlatego za każdym razem, gdy wejścia lub wejścia / wyjścia nie są sterowane zewnętrznie, będą one pływać do VCC. Zapewnia to, że wszystkie wejścia tablicy logicznej są w znanych stanach. Są to względnie słabe aktywne podciągnięcia, które można z łatwością pokonać za pomocą sterowników zgodnych z TTL (patrz schematy wejścia i wejścia poniżej).

Schemat pokazuje rezystor podciągający „> 50kΩ”. Więc jeśli nie masz bardzo długich drutów w połączeniu z bardzo silnymi emisjami elektronicznymi, bardzo wątpię, że mogłoby to spowodować niepożądane przełączanie.

Inne urządzenia mogą mieć zwiększony pobór mocy dzięki ruchomym pinom, ale wątpię, czy wystarczyłoby, aby było zauważalnie ciepłe.

Aby zacytować np. Notatkę dotyczącą aplikacji mikrokontrolera EFM32:

Wszystkie niepodłączone piny w EFM32 powinny być skonfigurowane z ustawieniami GPIO-> P [x]. MODEL / MODEH na 0 (wyłączone). W tym ustawieniu zarówno wejściowy wyzwalacz Schmitta, jak i sterownik wyjściowy są wyłączone. Jeśli wejście jest włączone (wyzwalacz Schmitta włączony), wejścia zmiennoprzecinkowe mogłyby w przeciwnym razie prowadzić do częstego przełączania wyzwalacza Schmitta i zwiększonego zużycia energii.

Pytanie mówi

niemal natychmiast nagrzewa się w dotyku

w normalnych okolicznościach nie powinno się to zdarzyć. Spójrzmy na arkusz danych GAL16V8, ponieważ zawiera on przydatne informacje:

Lattice Semiconductor zaleca, aby wszystkie nieużywane wejścia i potrójne styki we / wy były podłączone do innego aktywnego wejścia, Vcc lub uziemienia. W ten sposób poprawi się odporność na zakłócenia i zmniejszy Icc dla urządzenia.

Stanowi, że wejścia i potrójne I / O powinny być gdzieś podłączone, w tym szyny zasilające. Ponieważ PLD są urządzeniami konfigurowalnymi, możliwe jest skonfigurowanie styku jako wejścia, wejścia / wyjścia lub wyjścia.

W przypadku podłączenia styku do uziemienia lub szyny zasilania, a styk wydaje się być aktywnym wyjściem, ponieważ jeśli tak skonfigurowano, nastąpi nadmierny upływ prądu i urządzenie zacznie się nagrzewać.

Miałem już taki przypadek (dowiedziałem się, kiedy poproszono mnie o rozwiązanie problemu przegrzania PLD), urządzenie GAL nie usmażyło się, ale bardzo mocno się nagrzewało. To może być również twoja sprawa. Powinieneś sprawdzić konfigurację PLD i upewnić się, że styki wyjściowe nie są podłączone do szyn zasilających i nie są podłączone do innych styków wyjściowych.