74HC / HCT: Co zrobić z nieużywanymi danymi wejściowymi i dlaczego?

Jeśli używam IC w rodzinie 74HC lub 74HCT i nie używam wszystkich pinów wejściowych, rozumiem, że powinna nie pozostawiać ich bez związku, ponieważ będą one unosić. Ale co dokładnie powinienem z nimi zrobić i jakie są zalety i wady różnych opcji?

Na przykład, jeśli używam 74HCT08, który ma cztery bramki AND i używam tylko dwóch bram, co powinienem zrobić z wejściami pozostałych dwóch bram?

Widziałem różne rekomendacje w różnych miejscach, takich jak ...

• połącz je bezpośrednio z Vcc
• podłącz je bezpośrednio do GND
• podłącz je do Vcc poprzez rezystor podciągający
• podłącz je do GND poprzez rezystor obniżający

Jakie są zalety i wady każdej z tych opcji? Która opcja jest najlepsza dla stabilności i niskiego zużycia energii?

Istnieje kilka uwag, o których nie wspomniano w innych odpowiedziach.

1. Czasami nieużywane dane wejściowe odgrywają ważną rolę w logice części. Przykładem może być bramka 4-wejściowa, w której faktycznie wykorzystywane są tylko 3 wejścia. W takim przypadku poziom logiczny, do którego ma zostać przypisane nieużywane wejście, musi zostać odpowiednio wybrany, w przeciwnym razie funkcja logiczna używanych funkcji nie będzie działać.
2. W niektórych segmentach biznesowych / przemysłowych konieczne jest przetestowanie wszystkich funkcji w każdej części płytki, nawet jeśli nie są one używane. Odbywa się to w celu zapewnienia, że ​​niektóre pojawiające się błędy w chipie nie narażają na większe ryzyko katastrofalnej awarii części. Dodanie podciągania lub opuszczania na każdym nieużywanym pinie pozwala automatycznemu sprzętowi testowemu przełączać piny, co nie byłoby możliwe, gdyby były mocno związane z VDD lub GND.
3. Są przypadki, w których przydaje się pozostawienie nieużywanych bram dostępnych do ewentualnej przyszłej przeróbki w celu ulepszenia projektu w przypadku wykrytych błędów, potrzeby odwrócenia lub połączenia sygnałów lub innych rzeczy. Kołki mocno powiązane z VDD i GND są znacznie trudniejsze do przerobienia, więc dodatkowe podciągnięcia lub opuszczenia zapewniają podkładki dostępu do przeróbki.

Domyślną odpowiedzią dla wejść CMOS jest podłączenie ich bezpośrednio do uziemienia lub zasilania. Pozwoliłbym routingowi decydować, które. Jeśli to nie ma znaczenia, podłącz je do ziemi.

Prawdopodobnie zacznę od połączenia ich wszystkich ze schematem z uziemieniem, a następnie może przełączę trochę mocy podczas rutowania, jeśli to ułatwi sprawę. Jeśli masz płaszczyznę uziemienia, to uziemienie to sieć, z którą można się połączyć, powodując jednocześnie najmniejsze zatorowanie routingu.

W niektórych przypadkach można powiązać dane wejściowe z wyjściami. Na przykład połącz wszystkie trzy piny bramki AND. Może skończyć się w jednym z dwóch stabilnych stanów, ale nie obchodzi Cię który. Zaletą tego jest prawdopodobnie mniejsze przeciążenie routingu, zwłaszcza jeśli trzy piny są obok siebie.

Oczywiście ta sztuczka polegająca na wiązaniu danych wejściowych z wyjściowymi nie działa w przypadku bram odwracających. Wtedy albo zrobiłbyś oscylator, albo skończyłbyś z wejściami pływającymi przy absolutnie najgorszym napięciu dla rozproszenia mocy.

Dodany

Wszystko to zakłada, że ​​są to dane wejściowe do całkowicie nieużywanych bram, i właśnie o to interpretowałem pytanie. Biegunowość nieużywanych wejść do używanych bram może z pewnością mieć znaczenie, a wtedy możesz nie mieć wyboru, czy dane wejściowe muszą być powiązane wysoko czy nisko. Na przykład, jeśli używasz tylko 3 wejść bramki 4-wejściowej AND lub NAND, wówczas niewykorzystane wejście musi być związane wysoko, aby bramka działała zgodnie z przeznaczeniem. Podobnie, niewykorzystane dane wejściowe do używanych bramek OR lub NOR muszą być nisko związane.

Nie jest konieczne wiązanie wejść CMOS wysokich lub niskich rezystorów. To nie z powodu wejścia CMOS mają rezystory serii wbudowane, bo ich nie ma. Jest tak, ponieważ nie przepłynie żaden wysoki prąd rozruchowy ani żadne szkody spowodowane trzymaniem wejścia CMOS na poziomie mocy lub ziemi, nawet podczas włączania.

Połącz z Vcc lub GND. To nie robi różnicy. Bez obciążenia na wyjściach prąd w wewnętrznych tranzystorach będzie mniej więcej taki sam.

Lub użyj pullup lub pulldown - znowu to nie robi różnicy, pod warunkiem, że użyjesz więcej części niż to konieczne, a jeśli rezystor się nie otworzy, pływające wejścia mogą powodować zaskakujące objawy, które będą trudniejsze do wyśledzenia, ponieważ „oczywiście” nie trzeba sprawdzać nieużywanych bram. Mówię z doświadczenia, gdy mówię, że nieużywana bramka może wywoływać tajemnicze objawy na wyjściu z używanej bramki w tym samym pakiecie.

Techniki pullup / pulldown są w dużej mierze kacem z wcześniejszych rodzin sprzed CMOS.

Tak naprawdę nie ma znaczenia, którą opcję wybierzesz, wszystko zrobi to, co jest potrzebne w 99,99% przypadków. W tych 0,01% przypadków, w których nie jest to prawdą, będziesz wiedział i masz dobry powód, aby zrobić coś innego. Nie mogę jednak wymyślić żadnych przykładów, w których tak by było.

Użycie rezystora nie ma sensu, ponieważ wejścia logiczne CMOS są bardzo wysoko omowe, więc i tak nie przepłynie żaden prąd.

To pozostawia podłączenie do uziemienia lub zasilania jako jedyne opcje, które wybierzesz nie ma znaczenia, cokolwiek jest wygodniejsze.

Obwody logiczne CMOS wykorzystują prąd tylko wtedy, gdy zmieniają stany, dlatego należy zastosować stały stan na wejściach. Niezależnie od tego, czy jest to zero, jedno czy połączenie obu nie ma żadnego znaczenia.