Чому важливо не перевищувати Vcc на вході до логічного воріт?

Що відбувається з логічними воротами (окрім магічного димового розряду), що бачать напругу більше Vcc? Це тільки тому, що затвор не був розроблений для роботи з більш високою напругою, ніж рекомендований Vcc, або також зазвичай важливо обмежувати напругу до фактичного Vcc, навіть якщо мікросхема працює в діапазоні напруг?

Саме власне VCC має значення.

Логічні ворота (і мікропроцесори) мають діод на VCC і діод на GND на кожному вводі і виході штифта. (За винятком кількох мікросхем, які мають декілька "високовольтних" шпильок відкритого колектора, як згадували pings).

Якщо зовнішньо вводити вхід, який перевищує фактичний VCC на той час, через цей діод буде протікати струм.

• Поки ви обмежуєте струм через цей діод нижче максимального струму, зазначеного в аркуші, невелика перенапруга не завдасть постійного пошкодження. Однак, навіть якщо обмежитися дуже невеликою кількістю струму, цього достатньо, щоб порушити аналогові схеми на мікросхемі - оцифроване значення з АЦП, що зчитує один аналоговий вхідний штифт, може бути абсолютно помилковим, коли воно порушується від напруги трохи вище VCC на якась інша шпилька.

• мабуть, невеликі струми через цей діод можуть локально перегрівати область на мікросхемі навколо цього штифта, знищуючи функціональність, пов'язану з цим штифтом. Людина може проводити дні, намагаючись з’ясувати, чому здається, що його програмне забезпечення , як правило, працює добре, за винятком речей, підключених до цього одного штифта. (Здогадайтесь, як я це знаю?)

• трохи більші струми через цей діод можуть перегріти і знищити всю мікросхему.

Майже кожен ІС, який ви можете придбати, має ряд «прихованих функцій», які, як передбачається, є, і тому не обговорюються в аркуші.

Серед них діоди для придушення тіла / ESD придушення. Ці хлопці, як правило, ховаються на кожному штифті вводу / виводу на кожному пристрої, від базових логічних воріт через пам'ять до високопродуктивних мікропроцесорів. Вони направляють будь-яку напругу, що перевищує VDD (напруга живлення) або нижче VSS (загальна напруга) до відповідної рейки.

Якщо ви застосовуєте напругу, що перевищує будь-який з цих меж, діоди тіла стають упередженими і ефективно затискають рівень на штифті або на VDD, або на VSS. Це звучить як гарна річ і, як правило, є, але вони дуже маленькі пристрої і не можуть розсіювати багато енергії. Ви можете пошкодити цей діод (укоротивши його або відкривши його). У першому випадку це може призвести до "застрягли" штифтів вводу / виводу, а в другому випадку наступна перенапруга може зруйнувати вхід.

Виходи з відкритим колектором зручні для того, щоб можна було керувати деякими виходами, як уже згадувалося pingswe. Поставлення невеликих резисторів послідовно з входами, які можуть стикатися з неприємними напругами та / або використовувати зовнішні діоди (навіть 1N914 є ВЕЛИЧИМ порівняно із захисними діодами на самому ІС) - це хороший спосіб захистити пристрої.

Звичайно, правильне проектування вхідної чи вихідної схеми для управління неперервними або повторними перехідними подіями, такими як, може бути проблемою для проектування саме по собі. Взагалі кажучи, якщо ви турбуєтесь про видування дорогої частини, буфер вводу або виводу з (набагато) дешевшими і бажано розетками буфера IC.

Два питання: Діоди захисту від входу в GND і VCC дозволять мати великі струми, якщо напруга на вході вище VCC або нижче GND. Врешті-решт, діоди можуть сильно нагрітися і стати низькоомічними, тобто вони будуть діяти як короткий від входу до VCC або GND. Також може статися засувка. Це означає, що паразитичний тиристор, захований всередині вхідного ланцюга ІС, увімкнеться та залишиться увімкненим до тих пір, поки присутня зовнішня напруга та призведе до надходження струму на вхід. Врешті-решт, вхідна схема може нагрітися і виникнуть постійні пошкодження.

На інформаційному аркуші слід спостерігати дві речі: вхідні напруги щодо фактичного VCC, застосованого до мікросхеми (вони читають щось на зразок V_in повинно бути менше VCC + 0,3V і більше, ніж GND-0,3V) та абсолютні напруги на вході штифти (наприклад, V_in має бути менше 6 В). Перевищення меж відносно VCC, ймовірно, підірве внутрішні діоди. Перевищення абсолютних меж, швидше за все, підірве затвор CMOS-транзисторів на вході.

Деякі логічні ворота, розроблені для інтерфейсів між логікою 3.3V та логікою 5V, можуть обробляти 5V на вході, коли ІС постачається 3,3 В, але вони рідкісні. У цих ІС відсутні діоди захисту від входу в VCC (і зазвичай мають z-діоди з входу в GND та деякі інші хитрощі, щоб запобігти пошкодженню ESD).