Это действительно плохая идея оставить входной контакт MCU плавающим?

Я слышал, что оставление контакта, плавающего на MCU, когда он сконфигурирован как вход (по сравнению с выходом по умолчанию), плохо для контакта и может в конечном итоге привести к преждевременному выходу из строя. Это правда? В моем случае, вывод из-за входящего видеосигнала колеблется где-то между 0,3В и 1,3В. Это иногда падает в ничейной зоне 0,8 В - 2,0 В при работе от 3,3 В.

Проблема:
Оставлять вывод, настроенный как плавающий вход, опасно просто потому, что вы не можете быть уверены в его состоянии. Как вы упомянули, из-за вашей схемы ваш пин-код иногда был НИЗКИМ, иногда на ничейной земле, или иногда мог идти в ВЫСОКИЙ.

Результат: по
сути, плавающий вход обязательно вызовет нестабильную работу микросхемы или непредсказуемое поведение. Я заметил, что некоторые микросхемы замерзли, просто подвинув руку ближе к плате (на мне не было браслета ESD), или некоторые из них имели бы другое поведение при запуске каждый раз, когда плата включалась.

Почему:
Это происходит просто потому, что если на этом выводе есть внешние шумы, он будет колебаться, что приведет к отводу энергии, поскольку логика CMOS отводит питание, когда они переключают состояния.

Решение:
Большинство современных микросхем также имеют внутренние подтяжки, что может предотвратить возникновение такого поведения. Другой вариант - настроить вывод как выходной, чтобы он не влиял на внутренние устройства.

Это немного хуже, чем просто находиться в неизвестном состоянии или без необходимости переключаться. В настоящее время цифровые схемы в основном относятся к типу CMOS с транзисторами, переключающими как верхнюю, так и низкую стороны; когда у нас есть четкие 1 и 0, они либо выключены, либо насыщены - два наиболее эффективных состояния транзисторов. Между ними находится область линейного действия; он используется для аналоговых усилителей, но он не так эффективен, как крайние значения - это означает, что больше энергии теряется в виде тепла в транзисторе. В худшем случае, как транзисторы на стороне высокого, так и на нижнего уровня протекают таким образом (потому что на самом деле вывод не является ни высоким, ни низким), и они могут затем объединиться, чтобы вызвать заметный ток в микросхеме, когда они пытаются поднять внутреннее состояние как высокое и низкий - возможно, делая то же самое для следующих ворот в цепной реакции. Жара может стать проблемой, даже если нет. Решения IntelliChick по-прежнему применяются.

Для выводов, также подключенных к АЦП, некоторые микроконтроллеры предлагают функцию отключения цифрового входного буфера, чтобы предотвратить как эту проблему, так и утечку, искажающую сигнал.

На практике основным эффектом является увеличение энергопотребления. Если штырь фактически плавает, а не подключен к какому-либо неопределенному источнику напряжения, возможно возникновение колебаний, которые, как и увеличение потребляемой мощности, могут создавать шум в других частях системы. Любой вывод, который может использоваться для входа АЦП или компаратора, будет иметь возможность отключить буфер цифрового ввода, чтобы избежать этой проблемы. (DIDR на AVR, ADCON1 / ANSEL на PIC)

Обычно плохая идея оставлять входной контакт плавающим, так как это может привести к:

a) Функциональные проблемы - неизвестное состояние ввода, переключение (например, может вызывать прерывание с неопределенным ISR, которое может привести к зависанию процессора)

б) Повышенное энергопотребление - скорее всего, входной вентиль похож на КМОП-инвертор. С этой структурой, когда вход достаточно далеко от любой шины (например, при половинном питании), значительный перекрестный ток будет течь постоянно.

c) Если будет распространяться перекрестный ток, явления, известные как инжекция горячего носителя, могут фактически сократить срок службы устройства. Входной затвор может быть предназначен только для обычного переключения, а не для непрерывной проводимости, поэтому устройство может катастрофически выйти из строя. Обратите внимание, однако, что для этого потребуется поместить устройство в такое состояние на многие сотни часов при повышенной температуре.

Обратите внимание, что а) и б) являются реальными проблемами, с которыми, скорее всего, столкнется один. Что касается в) это менее вероятная проблема, но зачем рисковать?

Вход будет переключаться между 0 и 1 в зависимости от любого EMI. Я не уверен, что это приведет к сбою входа, но это приведет к увеличению потребляемой мощности, поскольку происходит переход от 0 к 1 к 0.

Установите его на выход и покончите с этим.

Некоторые высокоскоростные CMOS-устройства могут быть разрушены, если вход остается плавающим, но наиболее распространенная проблема, с которой приходится сталкиваться, это повышенное потребление тока. На микроконтроллерах серии PIC дополнительный ток составляет порядка сотен микроампер на плавающий контакт. Не достаточно, чтобы вызвать повреждение устройства, но достаточно, чтобы серьезно повлиять на срок службы батареи в приложении, которое в противном случае потребляет 5 мкА. Некоторые чипы имеют опции для отключения цифрового входа; если вход отключен, он может свободно оставаться плавающим.