Gli ingressi non collegati possono riscaldare un circuito integrato?

Sto usando un PLD ATF16V8 per una semplice logica di colla. Durante il test su una scheda di prototipazione, ho notato che si riscalda al tatto quasi immediatamente. Ho verificato che nessuna uscita fosse in corto circuito, ma sapevo anche che molti ingressi erano rimasti non collegati.

ATF16V8 è un circuito CMOS e ho letto che gli ingressi fluttuanti possono essere un problema con questa tecnologia, a differenza del TTL. Potrebbe essere questa la causa dell'emissione di calore e perché?

Sì, i circuiti CMOS possono surriscaldarsi quando sono presenti ingressi flottanti. Dovresti sempre collegare pin di input CMOS non utilizzati a una tensione definita, generalmente GND o Vdd, a meno che il foglio dati non indichi diversamente (vedi anche la fine di questa risposta e la risposta di Michael ). Se un pin può essere configurato come input o output e non si è sicuri di quale sarà, è possibile posizionare un resistore tra il pin e GND / Vdd.

Se si lasciano scollegati i pin, si dice che "galleggiano" e hanno una tensione non specificata. Tale tensione può provenire dall'induzione sui conduttori della confezione, correnti di dispersione all'interno o all'esterno della confezione, scarica statica, ecc. Il punto chiave è che non si conosce la tensione alle porte dei transistor di ingresso a cui è collegato il pin ( segnale A nell'inverter CMOS di seguito).

Nel peggiore dei casi, questa tensione indefinita sarà da qualche parte tra "alto" e "basso", in modo che entrambi i transistor siano conduttivi allo stesso tempo. Pertanto, una corrente elevata (diversi 10-100 mA) scorre attraverso i transistor da Vdd a GND (Vss), generando così calore e possibilmente distruggendo il chip.

Alcuni circuiti integrati hanno circuiti speciali nei loro pin di ingresso per impedire che ciò accada. Questo circuito è in genere chiamato bus-holder o bus-keeper , ma può anche essere trovato sotto altri nomi come pad-keeper (processori egiMX). È essenzialmente un buffer (due inverter in serie) e una grande resistenza collegata al pin di ingresso. Ciò garantisce che il pin di input sia sempre impostato su alto o basso quando nient'altro lo sta guidando.

Fonti di immagine: Wikimedia, dominio pubblico.

Non in questo caso. Per citare il foglio dati :

Tutti i membri della famiglia ATF16V8B (QL) hanno resistenze pull-up interne di input e I / O. Pertanto, ogni volta che gli ingressi o gli I / O non vengono pilotati esternamente, passeranno a VCC. Ciò garantisce che tutti gli input di array logici siano in stati noti. Si tratta di pull-up attivi relativamente deboli che possono essere facilmente guidati da driver compatibili con TTL (vedere i diagrammi di input e I / O di seguito).

Il diagramma mostra una resistenza di pull-up “> 50kΩ”. Quindi, a meno che tu non abbia fili molto lunghi combinati con emissioni elettroniche molto forti, dubito fortemente che potrebbe causare una commutazione indesiderata.

Altri dispositivi possono avere un maggiore consumo di energia con pin flottanti, ma dubito che sarebbe sufficiente per renderlo sensibilmente caldo.

Per citare ad esempio una nota di applicazione del microcontrollore EFM32:

Tutti i pin non collegati sull'EFM32 devono essere configurati con le impostazioni GPIO-> P [x] .MODEL / MODEH su 0 (disabilitato). In questa impostazione, sia il trigger di input schmitt che il driver di output sono disattivati. Se l'ingresso è abilitato (trigger schmitt abilitato), gli ingressi fluttuanti potrebbero altrimenti portare a una commutazione frequente del trigger schmitt e ad un aumento del consumo energetico.

Domanda dice

si scalda al tatto quasi immediatamente

in circostanze normali non dovrebbe accadere. Diamo un'occhiata alla scheda tecnica GAL16V8 perché contiene alcune informazioni utili:

Lattice Semiconductor consiglia di collegare tutti gli ingressi non utilizzati e i pin I / O tri-dichiarati a un altro ingresso attivo, Vcc o terra. In questo modo si tende a migliorare l'immunità al rumore e a ridurre l'Icc per il dispositivo.

Afferma che gli ingressi e l' I / O tri-dichiarato devono essere collegati da qualche parte, comprese le barre di alimentazione. Poiché i PLD sono dispositivi configurabili, è possibile configurare il pin come input, I / O o come output.

Nel caso in cui si colleghi il pin a terra o alla barra di alimentazione e il pin sembra essere un'uscita attiva perché se è stato configurato in questo modo, si verificherà una perdita di corrente eccessiva e il dispositivo inizierà a riscaldarsi.

Avevo avuto un caso del genere prima (scoperto quando mi è stato chiesto di risolvere il problema del surriscaldamento del PLD), il dispositivo GAL non si è fritto, ma si stava riscaldando molto. Potrebbe essere anche il tuo caso. È necessario verificare la configurazione del PLD e assicurarsi che i pin di uscita non siano collegati ai binari di alimentazione e non siano collegati a un altro pin di uscita.