Це дійсно погана ідея залишати вхідний штифт MCU плаваючим?

Я чув, що залишати штифт, що плаває на MCU, коли він налаштований як вхід (порівняно з типовим виходом), погано впливає на штифт, і в кінцевому підсумку може призвести до його відмови передчасно. Це правда? Зверніть увагу, що в моєму випадку штифт плаває десь від 0,3 до 1,3 В через вхідний відеосигнал. Це іноді потрапляє в нічийну зону 0,8 В - 2,0 В при роботі від 3,3 В.

Проблема:
Залишити штифт, налаштований як плаваючий вхід, небезпечно просто тому, що ви не можете бути впевнені в стані шпильки. Як ви вже згадували, через вашу ланцюг ваш штифт іноді був НИЗКОЮ, а іноді - ні в кого ні на землі, а іноді міг переходити до ВИСОКИХ.

Результат:
По суті, плаваючий вхід напевно спричинить нестабільну роботу чіпа або непередбачувану поведінку. Я помітив, що деякі фішки замерзли, просто перемістивши руку ближче до дошки (я не носив зап'ястя ESD), або дехто матиме різну поведінку при запуску щоразу, коли дошка буде живитись.

Чому:
Це трапляється просто тому, що якщо на цьому штирі є зовнішній шум, штифт буде коливатися, що могло б витратити живлення, оскільки логіка CMOS виводить потужність зливу, коли вони переходять у стан.

Рішення: У
більшості мікросхем сьогодні є і внутрішні підключення, що може запобігти виникненню такої поведінки. Іншим варіантом буде налаштувати штифт як вихід, щоб він не впливав на внутрішні.

Це трохи гірше, ніж просто опинитися в невідомому стані або перемикатись без потреби. Цифрові схеми в наш час переважно мають тип CMOS, транзистори перемикаються як на високу, так і на низьку сторони; коли ми маємо чіткі 1 і 0, вони вимкнено або насичені, два найефективніших стани для транзисторів. Однак між ними є область лінійної роботи; він використовується для аналогових підсилювачів, але він не настільки ефективний, як крайності - це означає, що більше енергії витрачається, як тепло в транзисторі. У гіршому випадку при цьому витікають як високі, так і низькі бічні транзистори (оскільки штиф насправді ні високий, ні низький), і вони можуть потім поєднуватися, щоб викликати помітний струм всередині мікросхеми, коли вони намагаються заганяти внутрішній стан як високий і низький - можливо, те саме роблять до наступних воріт у ланцюговій реакції. Спека може стати проблемою, навіть якщо живлення не буде. Рішення IntelliChick все ще застосовуються.

Для штифтів, також підключених до АЦП, деякі мікроконтролери пропонують функцію відключення цифрового вхідного буфера, щоб запобігти цій проблемі та витоку, спотворюючи сигнал.

На практиці основним ефектом є підвищення енергоспоживання. Якщо штифт насправді плаває, на відміну від підключеного до якогось невизначеного джерела напруги, можливі коливання, які, а також зростаюча подача потужності, можуть вносити шум в інші частини системи. Будь-який штифт, який має можливість використовувати для введення АЦП або компаратора, зможе відключити буфер цифрового входу, щоб уникнути цієї проблеми. (DIDR на AVR, ADCON1 / ANSEL на PIC)

Як правило, погана ідея залишати вхідний штифт як плаваючий, оскільки це може спричинити:

а) Функціональні проблеми - невідомий стан введення, перемикання (наприклад, може призвести до переривання з невизначеним ISR, який би повісив процесор)

b) Збільшення споживання електроенергії - швидше за все, вхідний затвор схожий на інвертор CMOS. При цій структурі, коли вхід достатньо далекий від будь-якої залізниці (наприклад, при наполовину подачі), істотний перетин струму буде постійно протікати.

c) Якщо струм перехресного струму буде протікати, явища знають, що нагнітання гарячого носія може фактично зменшити термін експлуатації пристрою. Вхідний затвор може бути розроблений просто для нормального перемикання, а не для безперервної провідності, тому пристрій може катастрофічно вийти з ладу. Зауважте, однак для підвищення цього потрібен пристрій у такому стані протягом багатьох сотень годин при підвищеній температурі.

Зауважте, a) і b) - це реальні проблеми, з якими стикається, швидше за все, одна. Що стосується с) це менше ймовірність виникнення проблеми, але навіщо ризикувати?

Вхід буде змінюватись між 0 і 1 на основі будь-якої EMI. Я не впевнений, що це призведе до виходу з ладу вводу, але це призведе до використання більшої потужності, оскільки переходи від 0 до 1 до 0.

Встановіть його на вихід і виконайте його.

Деякі високошвидкісні CMOS-пристрої можуть бути знищені, якщо вхід залишиться плаваючим, але найпоширенішою проблемою, яка спостерігатиметься, є збільшення споживання струму. На мікроконтролерах серії PIC додатковий струм складає близько сотні мікроампер на плаваючий штифт. Недостатньо для пошкодження пристрою, але достатньо, щоб сильно вплинути на тривалість роботи акумулятора в додатку, який інакше б намалював 5uA. Деякі мікросхеми мають варіанти відключення цифрового входу; якщо вхід вимкнено, його можна вільно плавати.