一般而言,懸空或未使用的 CMOS 輸入的問題是它們不能懸空,否則由于柵極輸入電容的逐漸充電,它們可能會導(dǎo)致以下情況:
可能有靜態(tài)電流流過輸入級,導(dǎo)致不必要的過度功耗。
當(dāng)輸入電壓達(dá)到閾值水平時(shí),器件可能會開始高頻振蕩,從而產(chǎn)生熱量,最終可能損壞器件。
因此,作為標(biāo)準(zhǔn)解決方案,所有未使用的(開路或浮動)輸入都簡單地連接到 GND 或 VCC 以防止這些不利影響。
解決方案
以下是幾種解決方案,包括其增加的成本、組件數(shù)量和有效性:
1. 靜態(tài)上拉/下拉電阻
當(dāng)總線不受任何設(shè)備驅(qū)動時(shí),靜態(tài)上拉/下拉電阻是一種經(jīng)常使用的解決方案,用于定義未使用的 CMOS 輸入的狀態(tài)。盡管這些電阻會導(dǎo)致額外的功耗并增加組件數(shù)量,但它們非常有效。但是,當(dāng)使用當(dāng)今的 TSSOP48-56 等窄間距封裝時(shí),甚至可能沒有足夠的空間在 PCB 上添加這些上拉/下拉電阻。
2. 外部總線保持電路
外部總線保持電路(見圖 1)是另一種在其輸入和輸出之間使用反相器和電阻器的解決方案。該電路根據(jù)輸入的狀態(tài)將輸入連接到 GND 或 VCC,并將總線保持在這種狀態(tài),因此它的名稱為“總線保持”。雖然該電路減少了前面描述的靜態(tài)上拉/下拉電阻引起的過度功耗,但它顯著增加了元件數(shù)量和成本。
圖 1 外部總線保持電路
3. 集成總線保持電路
飛利浦半導(dǎo)體已將集成總線保持電路(見圖 2)應(yīng)用于多個(gè)邏輯系列。集成總線保持電路最大限度地減少了額外的功耗,并在內(nèi)部提供額外的組件數(shù)量,而無需為設(shè)備增加額外成本。
圖 2 集成總線保持電路
集成總線保持電路的作用類似于動態(tài)上拉/下拉電阻,如下所示:
當(dāng)輸入為“0”時(shí),反相器的輸出為“1”,因此較低的 FET 導(dǎo)通并起到下拉電阻的作用。
類似地,當(dāng)輸入為“1”時(shí),上部 FET 被激活并起到上拉電阻的作用。
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