As entradas não conectadas podem aquecer um IC?

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Estou usando um ATF16V8 PLD para uma lógica simples de cola. Ao testá-lo em uma placa de prototipagem, notei que ele fica quente ao toque quase imediatamente. Eu verifiquei que nenhuma saída estava em curto-circuito, mas também sabia que muitas entradas foram deixadas desconectadas.

O ATF16V8 é um circuito CMOS e eu li que as entradas flutuantes podem ser um problema com essa tecnologia, diferente do TTL. Esta poderia ser a causa da produção de calor e por quê?

NeonMan
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Entradas flutuantes farão com que o consumo atual do chip aumente consideravelmente. Talvez até ao ponto de calor perceptível.
JimmyB
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Primeiro resultado do google para "CMOS flutuante": ti.com/lit/an/scba004d/scba004d.pdf
JimmyB 25/16/16
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@NeonMan: Você descobrirá que terá uma vida mais longa, saudável e feliz se seguir estas três regras: A. Olhe para os dois lados antes de atravessar qualquer rua (incluindo as ruas de mão única). B) Não fique na frente das portas giratórias externas. C) Amarre todas as entradas CMOS não utilizadas ao terra ou Vcc.
FiddyOhm
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Pode confirmar (C). Eu esqueci de amarrar um alfinete no GND e fiquei com câncer. Aprenda com o meu erro, rapazes.
Whiskeyjack
Está bem. Amarre todas as entradas do CMOS a algo.
NeonMan

Respostas:

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Sim, os circuitos CMOS podem esquentar quando há entradas flutuantes. Você deve sempre conectar pinos de entrada CMOS não utilizados a uma tensão definida, geralmente GND ou Vdd, a menos que a folha de dados indique o contrário (consulte também o final desta resposta e a resposta de Michael ). Se um pino puder ser configurado como entrada ou saída e você não tiver certeza de qual será, poderá colocar um resistor entre o pino e o GND / Vdd.

Se você deixar os pinos desconectados, é dito que eles "flutuam" e têm uma tensão não especificada. Essa tensão pode ser causada por indução nos cabos da embalagem, correntes de vazamento dentro ou fora da embalagem, descarga estática etc. O ponto principal é que você não conhece a tensão nas portas dos transistores de entrada aos quais o pino está conectado ( sinal A no inversor CMOS abaixo).

Inversor CMOS

Na pior das hipóteses, essa tensão indefinida estará entre "alta" e "baixa", de modo que os dois transistores sejam condutores ao mesmo tempo. Assim, uma corrente alta (vários 10-100 mA) flui através dos transistores de Vdd para GND (Vss), gerando calor e possivelmente destruindo o chip.


Alguns CIs possuem circuitos especiais nos pinos de entrada para impedir que isso aconteça. Esse circuito geralmente é chamado de portador ou detentor de ônibus , mas também pode ser encontrado sob outros nomes, como pad-keeper (processadores iMX). É essencialmente um buffer (dois inversores em série) e um resistor grande conectado ao pino de entrada. Isso garante que o pino de entrada seja sempre conduzido para alto ou baixo quando nada mais estiver sendo conduzido.

portador de ônibus

Fontes de imagem: Wikimedia, domínio público.

Fritz
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Não neste caso. Para citar a folha de dados :

Todos os membros da família ATF16V8B (QL) têm resistores de entrada e de entrada / saída internos. Portanto, sempre que entradas ou E / S não estiverem sendo conduzidas externamente, elas flutuam para o VCC. Isso garante que todas as entradas da matriz lógica estejam em estados conhecidos. Esses são pull-ups ativos relativamente fracos que podem ser facilmente controlados por drivers compatíveis com TTL (consulte os diagramas de entrada e E / S abaixo).

O diagrama mostra um resistor pull-up "> 50kΩ". Portanto, a menos que você tenha fios muito longos combinados com emissões eletrônicas muito fortes, duvido muito que isso possa causar alternância indesejada.

Outros dispositivos podem ter aumentado o consumo de energia com pinos flutuantes, mas duvido que seja suficiente para torná-lo perceptivelmente quente.

Para citar, por exemplo, uma nota de aplicação do microcontrolador EFM32:

Todos os pinos não conectados no EFM32 devem ser configurados com as configurações GPIO-> P [x] .MODEL / MODEH para 0 (Desativado). Nesta configuração, o gatilho de entrada schmitt e o driver de saída são desativados. Se a entrada estiver ativada (acionador de schmitt ativado), as entradas flutuantes poderão levar à alternância frequente do acionador de schmitt e ao aumento do consumo de energia.

Michael
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Pergunta diz

aquece ao toque quase imediatamente

em circunstâncias normais, isso não deve acontecer. Vamos examinar a folha de dados do GAL16V8, pois contém algumas informações úteis:

A Lattice Semiconductor recomenda que todas as entradas não utilizadas e pinos de E / S de três estados sejam conectados a outra entrada ativa, Vcc ou Terra. Isso tenderá a melhorar a imunidade a ruídos e a reduzir a Icc do dispositivo.

Ele afirma que entradas e E / S com três estados devem ser conectadas a algum lugar, incluindo os trilhos de energia. Como os PLDs são dispositivos configuráveis, é possível configurar o pino como entrada, E / S ou como saída.

Caso você conecte o pino ao aterramento ou ao trilho de energia, e o pino parecer ter uma saída ativa porque, se configurado, haverá vazamento excessivo de corrente e o dispositivo começará a aquecer.

Eu já tinha esse caso (descobri quando me pediram para solucionar o superaquecimento do PLD), o dispositivo GAL não fritava, mas estava aquecendo muito. Pode ser o seu caso também. Você deve verificar a configuração do PLD e garantir que os pinos de saída não estejam conectados aos trilhos de energia e a outros pinos de saída.

Anônimo
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Esta é uma resposta particularmente claro ...
Sean Houlihane
@SeanHoulihane adicionou esclarecimentos. Está mais claro agora?
Anônimo
O primeiro parágrafo - parece uma anedota, não uma resposta. Não é necessário interromper a edição, basta reescrever. Ainda não faz sentido para mim.
Sean Houlihane 25/10
@SeanHoulihane, faz sentido para você agora? Obrigado.
Anônimo
Sim, existem alguns novos detalhes que facilitam a compreensão. Você está realmente fornecendo uma justificativa para o uso de amarrações de resistores. (após a modificação do projeto facto de ser um outro benefício)
Sean Houlihane