Bir mantık geçidine girişte Vcc'yi aşmamak neden önemlidir?

Vcc'den daha büyük bir voltaj gören bir mantık geçidine (sihirli duman deşarjının yanı sıra) ne olur? Sadece kapı önerilen Vcc'den daha yüksek bir voltajı işlemeyecek şekilde tasarlanmadığından mı yoksa yonga bir voltaj aralığında çalışsa bile voltajı gerçek Vcc ile sınırlamak da genellikle önemli mi?

Önemli olan gerçek VCC.

Mantık kapılarının (ve mikroişlemcilerin) her giriş ve çıkış piminde VCC'ye bir diyot ve GND'ye bir diyot bulunur. (Birkaç "yüksek voltaj toleranslı" açık kollektör pimine sahip birkaç çip hariç, yukarıda belirtildiği gibi).

Harici olarak o anda gerçek VCC'den daha yüksek bir giriş kullanırsanız, akım bu diyottan akacaktır.

• Akımı veri sayfasında listelenen maksimum akımın altındaki bu diyotla sınırladığınız sürece, hafif aşırı voltaj kalıcı bir hasar vermez. Bununla birlikte, çok küçük miktarlarda akımla sınırlı olsa bile, bu çip üzerindeki analog devreleri kesmek için yeterlidir - bir analog giriş pimini okuyan bir ADC'den sayısallaştırılmış değer, VCC'nin biraz üstünde bir voltajdan üzgün olduğunda tamamen yanlış olabilir. başka bir iğne.

• bu diyot içerisindeki küçük akımlar, çip üzerindeki bölgeyi lokal olarak aşırı ısıtabilir ve bu pimle ilişkili işlevselliği yok edebilir. Bir kişi kendi yazılım neden anlamaya çalışıyorum gün geçirebilirsiniz görünüyor çoğunlukla bu bir bacağına bağlı şeyler haricinde Tamam çalışır gibi. (Tahmin et bunu nasıl bilebilirim?)

• bu diyottan biraz daha büyük akımlar tüm çipi aşırı ısınabilir ve yok edebilir.

Satın alabileceğiniz hemen hemen her IC'nin mevcut olduğu varsayılan ve bu nedenle veri sayfasında tartışılmayan bir dizi "gizli özellik" vardır.

Bunlar arasında vücut diyotları / ESD supresyon diyotları bulunmaktadır. Bu çocuklar genellikle temel mantık kapılarından bellekten ileri teknoloji mikroişlemcilere kadar her cihazdaki her G / Ç pinine gizlenir. VDD'den (besleme voltajı) daha yüksek veya VSS'den (ortak besleme) daha düşük voltajları uygun raya yönlendirir.

Bu sınırlardan herhangi birini aşan bir voltaj uygularsanız, vücut diyotları öne eğimli hale gelir ve pimdeki seviyeyi VDD veya VSS'ye etkili bir şekilde sıkıştırır. Bu iyi bir şey gibi görünüyor ve genellikle öyle, ama çok küçük cihazlar ve çok fazla güç harcayamıyorlar. Bu diyota zarar verebilirsiniz (kısa devre veya açık üfleme). İlk durumda, "sıkışmış" G / Ç pinlerine yol açabilir ve ikinci durumda, bir sonraki aşırı gerilim girişi yok edebilir.

Açık kollektör çıkışları, daha önce belirtildiği gibi bazı çıkışları kontrol edebilmek için kullanışlıdır. Kötü dirençlerle temas edebilecek girişlerle seri olarak küçük dirençler koymak ve / veya harici diyotlar kullanmak (IC'nin kendisindeki koruma diyotlarına kıyasla 1N914 bile BÜYÜKdür) cihazları korumaya yardımcı olmak için iyi bir yoldur.

Elbette, bunlar gibi sürekli veya tekrarlanan geçici olayları işlemek için giriş veya çıkış devrenizi uygun şekilde tasarlamak kendi başına bir tasarım zorluğu olabilir. Genel olarak konuşursak, pahalı bir parçayı üflemekten endişe ediyorsanız, girişi veya çıkışı (çok) daha ucuz ve tercihen soketli tampon IC'leriyle tamponlayın.

İki sorun: Bir girişten GND ve VCC'ye karşı koruma diyotları, girişteki voltaj VCC'nin üzerinde veya GND'nin altındaysa büyük akımlara izin verir. Sonunda, diyotlar çok ısınabilir ve düşük omik olabilir, yani girişten VCC veya GND'ye kısa devre gibi davranırlar. Ayrıca, mandallama oluşabilir. Bu, IC'nin giriş devresinin içinde gizlenmiş parazitik tristörün, harici voltaj mevcut olduğu sürece açılacağı ve açık kalacağı ve girişe bir akımın akmasına neden olacağı anlamına gelir. Sonunda, giriş devresi ısınabilir ve kalıcı hasar meydana gelir.

Veri sayfasında izlenmesi gereken iki şey vardır: çipe uygulanan gerçek VCC'ye göre giriş gerilimleri (V_in gibi bir şey okuyorlar VCC + 0.3V'den az ve GND-0.3V'den daha büyük olmalıdır) ve girişteki mutlak gerilimler pinler (örn. V_in 6V'den az olmalıdır). VCC'ye göre limitleri aşmak muhtemelen dahili diyotları patlatacaktır. Mutlak sınırları aşmak, büyük olasılıkla girişteki CMOS transistörlerin kapısını patlatacaktır.

3.3V mantık ve 5V mantık arasındaki arayüzler için tasarlanmış bazı mantık kapıları, IC'nin kendisi 3.3V ile beslendiğinde girişte 5V işleyebilir, ancak bunlar nadirdir. Bu IC'ler girişten VCC'ye kadar koruma diyotlarından yoksundur (ve genellikle girişten GND'ye z-diyotlara ve ESD hasarını önlemek için diğer bazı numaralara sahiptir).