Могут ли неподключенные входы нагревать микросхему?

Я использую ATF16V8 PLD для простой логики склеивания. Тестируя его на макетной плате, я заметил, что на ощупь он нагревается практически сразу. Я проверил, что никакие выходы не были закорочены, но я также знал, что многие входы были оставлены неподключенными.

ATF16V8 является схемой CMOS, и я прочитал, что плавающие входы могут быть проблемой с этой технологией, в отличие от TTL. Может ли это быть причиной тепловыделения и почему?

Да, схемы CMOS могут нагреваться при наличии плавающих входов. Вы должны всегда подключать неиспользуемые входные контакты CMOS к определенному напряжению, обычно GND или Vdd, если в техническом описании не указано иное (см. Также конец этого ответа и ответ Михаэля ). Если вывод может быть настроен как вход или выход, и вы не уверены, каким он будет, тогда вы можете поместить резистор между выводом и GND / Vdd.

Если вы оставите контакты не подключенными, они, как говорят, «плавают» и имеют неопределенное напряжение. Это напряжение может быть вызвано индукцией на выводах корпуса, токами утечки внутри или снаружи корпуса, статическим разрядом и т. Д. Ключевым моментом является то, что вы не знаете напряжения на входных транзисторах, к которым подключен контакт ( сигнал А в КМОП-преобразователе ниже).

В худшем случае это неопределенное напряжение будет где-то между «высоким» и «низким», так что оба транзистора являются проводящими одновременно. Таким образом, высокий ток (несколько 10-100 мА) протекает через транзисторы от Vdd до GND (Vss), тем самым генерируя тепло и, возможно, разрушая микросхему.

Некоторые микросхемы имеют специальные схемы на своих входных контактах, чтобы этого не происходило. Эту схему обычно называют держателем шины или держателем шины , но ее также можно найти под другими именами, такими как держатель шины (процессоры egiMX). По сути это буфер (два инвертора последовательно) и большой резистор, подключенный к входному контакту. Это гарантирует, что входной контакт всегда будет на высоком или низком уровне, когда ничто больше не управляет им.

Источники изображения: Wikimedia, общественное достояние.

Не в этом дело. Цитирую техническое описание :

Все члены семейства ATF16V8B (QL) имеют внутренний вход и подтягивающие резисторы ввода / вывода. Поэтому всякий раз, когда входы или входы / выходы не управляются извне, они переходят на VCC. Это гарантирует, что все входы логического массива находятся в известных состояниях. Это относительно слабые активные подтягивания, которые легко могут быть перегружены TTL-совместимыми драйверами (см. Схемы входов и выходов ниже).

На схеме показан подтягивающий резистор «> 50 кОм». Поэтому, если у вас нет очень длинных проводов в сочетании с очень сильным электронным излучением, я очень сомневаюсь, что это может вызвать нежелательное переключение.

Другие устройства могут иметь повышенное энергопотребление с плавающими контактами, но я сомневаюсь, что этого будет достаточно, чтобы сделать его заметно теплым.

Чтобы процитировать, например, примечание по применению микроконтроллера EFM32:

Все неподключенные контакты на EFM32 должны быть настроены с настройками GPIO-> P [x] .MODEL / MODEH на 0 (отключено). В этом случае и входной триггер Шмитта, и выходной драйвер отключены. Если вход активирован (триггер Шмитта включен), плавающие входы могут привести к частому переключению триггера Шмитта и увеличению энергопотребления.

Вопрос говорит

на ощупь он нагревается почти сразу

при нормальных обстоятельствах этого не должно произойти. Давайте посмотрим на таблицу данных GAL16V8, потому что она содержит некоторую полезную информацию:

Lattice Semiconductor рекомендует подключать все неиспользуемые входы и трехконтактные контакты ввода / вывода к другому активному входу, Vcc или заземлению. Это приведет к повышению помехоустойчивости и снижению Icc для устройства.

В нем говорится, что входы и три заявленные входы / выходы должны быть подключены к чему-либо, включая шины питания. Поскольку PLD являются настраиваемым устройством, можно настроить вывод в качестве входа, ввода-вывода или выхода.

В случае, если вы подключите контакт к заземлению или шине питания, и контакт будет активным выходом, потому что, если он был настроен таким образом, будет чрезмерная утечка тока, и устройство начнет нагреваться.

У меня был такой случай раньше (узнал, когда меня попросили решить проблему с перегревом PLD), устройство GAL не жарило, а очень сильно нагревалось. Это может быть и ваш случай тоже. Вы должны проверить конфигурацию PLD и убедиться, что выходные контакты не подключены к силовым шинам и не подключены к другим выходным контактам.