Können nicht verbundene Eingänge einen IC warm werden lassen?

Ich verwende ein ATF16V8 PLD für eine einfache Klebelogik. Beim Testen auf einem Prototyping-Board bemerkte ich, dass es sich fast sofort warm anfühlt. Ich habe überprüft, dass keine Ausgänge kurzgeschlossen waren, aber ich wusste auch, dass viele Eingänge nicht verbunden waren.

ATF16V8 ist eine CMOS-Schaltung, und ich habe gelesen, dass schwebende Eingänge bei dieser Technologie im Gegensatz zu TTL ein Problem darstellen können. Könnte dies die Ursache für die Wärmeabgabe sein und warum?

Schwebende Eingänge führen dazu, dass der Stromverbrauch des Chips erheblich ansteigt. Vielleicht sogar bis hin zu spürbarer Hitze.
Erstes Google-Ergebnis für "CMOS Floating": ti.com/lit/an/scba004d/scba004d.pdf
@NeonMan: Sie werden feststellen, dass Sie ein längeres, gesünderes und glücklicheres Leben führen werden, wenn Sie diese 3 Regeln befolgen: A. Schauen Sie in beide Richtungen, bevor Sie eine Straße überqueren (einschließlich Einbahnstraßen). B) Stehen Sie nicht vor Außenschwingtüren. C) Verbinden Sie alle unbenutzten CMOS-Eingänge mit Masse oder Vcc.
Kann ich bestätigen (C). Ich habe vergessen, einen Pin an GND zu binden, und ich habe Krebs bekommen. Lernt aus meinem Fehler, Jungs.
Ok. Binden Sie alle CMOS-Eingänge an etwas.
Wenn der Eingang erdfrei bleibt oder etwa auf halbem Weg zwischen Vdd und Vss liegt, verhält sich ein CMOS-Gatter tatsächlich wie ein linearer Verstärker, nicht wie ein Logikgatter. Einige einfache CMOS-Logik-ICs (z. B. ein 6-Inverter-IC) können tatsächlich absichtlich in diesem Modus verwendet werden, wenn Sie einen Verstärker benötigen, aber die Anforderungen nicht sehr hoch sind. Aber wenn es als Logikgatter verwendet wird, zieht CMOS nur eine beträchtliche Menge an Strom , wenn es seinen Zustand ändert .
Sie sagen, Sie haben überprüft, dass keine Ausgänge kurzgeschlossen wurden. Meiner Erfahrung nach sollte man nochmal nachschauen, besonders wenn das Prototyping-Board etwas ist, was man selbst gebaut hat.

Antworten (3)

Ja, CMOS-Schaltungen können heiß werden, wenn schwebende Eingänge vorhanden sind. Sie sollten unbenutzte CMOS-Eingangspins immer an eine definierte Spannung anschließen, normalerweise GND oder Vdd, es sei denn, das Datenblatt sagt Ihnen etwas anderes (siehe auch das Ende dieser Antwort und Michaels Antwort ). Wenn ein Pin entweder als Eingang oder als Ausgang konfiguriert werden könnte und Sie sich nicht sicher sind, was es sein wird, dann könnten Sie einen Widerstand zwischen dem Pin und GND/Vdd platzieren.

Wenn Sie Pins nicht angeschlossen lassen, werden sie als "schwebend" bezeichnet und haben eine nicht spezifizierte Spannung. Diese Spannung kann von Induktion an den Gehäuseleitungen, Leckströmen innerhalb oder außerhalb des Gehäuses, statischer Entladung usw. stammen. Der entscheidende Punkt ist, dass Sie die Spannung an den Gates der Eingangstransistoren, mit denen der Pin verbunden ist, nicht kennen ( Signal A im CMOS-Inverter unten).

CMOS-Wechselrichter

Im schlimmsten Fall liegt diese undefinierte Spannung irgendwo zwischen „high“ und „low“, so dass beide Transistoren gleichzeitig leitend sind. Somit fließt ein hoher Strom (mehrere 10–100 mA) durch die Transistoren von Vdd nach GND (Vss), wodurch Wärme erzeugt und möglicherweise der Chip zerstört wird.


Einige ICs haben spezielle Schaltungen an ihren Eingangspins, um dies zu verhindern. Diese Schaltung wird typischerweise als Bus-Halter oder Bus-Keeper bezeichnet, kann aber auch unter anderen Namen wie Pad-Keeper (z. B. Prozessoren von giMX) gefunden werden. Es ist im Wesentlichen ein Puffer (zwei Inverter in Reihe) und ein großer Widerstand, der mit dem Eingangspin verbunden ist. Dadurch wird sichergestellt, dass der Eingangsstift immer entweder auf High oder Low getrieben wird, wenn ihn nichts anderes treibt.

Bushalter

Bildquellen: Wikimedia, gemeinfrei.

Nicht in diesem Fall. Um das Datenblatt zu zitieren :

Alle Mitglieder der ATF16V8B(QL)-Familie verfügen über interne Eingangs- und E/A-Pullup-Widerstände. Wann immer also Eingänge oder I/Os nicht extern angesteuert werden, schweben sie auf VCC. Dadurch wird sichergestellt, dass sich alle Logik-Array-Eingänge in bekannten Zuständen befinden. Dies sind relativ schwache aktive Pull-ups, die leicht von TTL-kompatiblen Treibern übersteuert werden können (siehe Eingangs- und I/O-Diagramme unten).

Das Diagramm zeigt einen „>50kΩ“ Pullup-Widerstand. Wenn Sie also nicht sehr lange Drähte in Kombination mit sehr starken elektronischen Emissionen haben, bezweifle ich sehr, dass dies zu unerwünschtem Umschalten führen kann.

Andere Geräte können mit schwimmenden Pins einen erhöhten Stromverbrauch haben, aber ich bezweifle, dass es ausreichen würde, um es spürbar warm zu machen.

Um zB einen EFM32-Mikrocontroller-Anwendungshinweis zu zitieren:

Alle nicht verbundenen Pins auf dem EFM32 sollten mit den GPIO->P[x].MODEL/MODEH-Einstellungen auf 0 (deaktiviert) konfiguriert werden. In dieser Einstellung sind sowohl der Eingangs-Schmitt-Trigger als auch der Ausgangstreiber ausgeschaltet. Wenn der Eingang aktiviert ist (Schmitt-Trigger aktiviert), könnten schwebende Eingänge ansonsten zu häufigem Umschalten des Schmitt-Triggers und erhöhtem Stromverbrauch führen.

Frage sagt

es wird bei Berührung fast sofort warm

unter normalen Umständen sollte es nicht passieren. Schauen wir uns das GAL16V8-Datenblatt an, da es einige nützliche Informationen enthält:

Lattice Semiconductor empfiehlt, alle unbenutzten Eingänge und E/A-Pins mit drei Zuständen mit einem anderen aktiven Eingang, Vcc oder Masse zu verbinden. Dadurch wird die Störfestigkeit tendenziell verbessert und der Icc für das Gerät reduziert.

Es besagt, dass Eingänge und E/A mit drei Zuständen irgendwo angeschlossen werden sollten, einschließlich Stromschienen. Da PLDs konfigurierbare Geräte sind, ist es möglich, Pins als Eingang, I/O oder als Ausgang zu konfigurieren.

Falls Sie den Pin an Masse oder Stromschiene anschließen und der Pin ein aktiver Ausgang zu sein scheint, da dies so konfiguriert wurde, tritt ein übermäßiger Stromverlust auf und das Gerät beginnt zu heizen.

Ich hatte zuvor einen solchen Fall (herausgefunden, als ich gebeten wurde, eine PLD-Überhitzung zu beheben), das GAL-Gerät frittierte nicht, sondern erhitzte sich sehr stark. Es könnte auch Ihr Fall sein. Sie sollten die Konfiguration des PLD überprüfen und sicherstellen, dass die Ausgangspins nicht mit Stromschienen und nicht mit anderen Ausgangspins verbunden sind.

Dies ist eine besonders unklare Antwort ...
@SeanHoulihane fügte eine Klarstellung hinzu. Ist es jetzt klarer?
Der erste Absatz - liest sich wie eine Anekdote, keine Antwort. Sie müssen die Bearbeitung nicht herausbrechen, schreiben Sie einfach neu. Es macht für mich immer noch keinen Sinn.
@SeanHoulihane macht es jetzt Sinn für dich? Danke dir.
Ja, es gibt einige neue Details, die das Verständnis erleichtern. Sie liefern tatsächlich eine Rechtfertigung für die Verwendung von Widerstandsabbindungen. (nachdem die Designänderung ein weiterer Vorteil ist)