¿Es realmente una mala idea dejar flotando un pin de entrada de MCU?

Problema:
Dejar un pin configurado como entrada flotante es peligroso simplemente porque no puede estar seguro del estado del pin. Como mencionó, debido a su circuito, su pin era a veces BAJO o a veces en la tierra de nadie o podría ir a ALTO.

Resultado:
Esencialmente, la entrada flotante definitivamente causará un funcionamiento errático del chip o un comportamiento impredecible. Noté que algunas fichas se congelaron simplemente moviendo mi mano más cerca del tablero (no llevaba una muñequera ESD) o algunos tendrían un comportamiento de inicio diferente cada vez que el tablero se encendiera.

Por qué:
Esto sucede simplemente porque si hay un ruido externo en ese pin, el pin oscilaría, lo que agotaría la energía a medida que las puertas lógicas CMOS consumen energía cuando cambian de estado.

Solución:
La mayoría de los micros de hoy en día también tienen detectores internos, por lo que podría evitar que se produzca este comportamiento. Otra opción sería configurar el pin como una salida para que no afecte a las partes internas.

Es un poco peor que simplemente estar en un estado desconocido, o alternar innecesariamente. Hoy en día, los circuitos digitales son en su mayoría de tipo CMOS, con transistores que cambian los lados alto y bajo; cuando tenemos 1s y 0s claros, están apagados o saturados, los dos estados más eficientes para los transistores. Entre ambos, sin embargo, es una región de operación lineal; se usa para amplificadores analógicos, pero no es tan eficiente como los extremos, lo que significa que se pierde más energía como calor en el transistor. En el peor de los casos, los transistores laterales alto y bajo se escapan (porque el pin no es ni alto ni bajo), y se pueden combinar para generar una corriente notable en el chip cuando intentan impulsar el estado interno. y bajo - posiblemente haciendo lo mismo con la siguiente puerta en una reacción en cadena. El calor podría convertirse en un problema, incluso si el poder no lo es. Las soluciones de IntelliChick todavía se aplican.

Para los pines también conectados a los ADC, algunos microcontroladores ofrecen la función de deshabilitar el búfer de entrada digital, para evitar que tanto este problema como la fuga distorsionen la señal.

En la práctica, el efecto principal es un mayor consumo de energía. Si un pin está realmente flotando en lugar de estar conectado a alguna fuente de voltaje indeterminada, es posible que ocurra una oscilación, lo que, además de aumentar el consumo de energía, puede introducir ruido en otras partes del sistema. Cualquier pin que tenga la capacidad de ser utilizado para un ADC o una entrada de comparador tendrá la posibilidad de desconectar el búfer de entrada digital para evitar este problema. (DIDR en AVR, ADCON1 / ANSEL en PIC)

En general, es una mala idea dejar el pin de entrada tan flotante como esto puede causar:

a) Problemas funcionales: estado de entrada desconocido, conmutación (por ejemplo, puede desencadenar una interrupción con un ISR no definido que podría bloquear el procesador)

b) Mayor consumo de energía: lo más probable es que la compuerta de entrada sea similar al inversor CMOS. Con esta estructura, cuando la entrada está lo suficientemente alejada de cualquiera de los dos rieles (por ejemplo, con la mitad del suministro), la corriente cruzada significativa fluirá constantemente.

c) Si la corriente de cruce fluirá, los fenómenos conocidos como inyección de portador en caliente en realidad pueden disminuir vida útil del dispositivo. La puerta de entrada puede estar diseñada solo para la conmutación normal, no para la conducción continua, por lo que el dispositivo puede fallar catastróficamente. Sin embargo, tenga en cuenta que uno necesitaría colocar el dispositivo en tales condiciones durante muchos cientos de horas a una temperatura elevada para que esto suceda.

Tenga en cuenta que los puntos a) yb) son problemas reales con los que probablemente se encontrará uno. En cuanto a c) es menos probable que ocurra un problema, pero ¿por qué arriesgarse?

La entrada alternará entre 0 y 1 según cualquier EMI. No estoy seguro de si causará que la entrada falle, pero causará que se use más energía porque las transiciones de 0 a 1 a 0.

Establézcalo en una salida y termine con él.

Algunos dispositivos CMOS de alta velocidad pueden destruirse si una entrada se deja flotando, pero el problema más común que uno observará es el aumento del consumo de corriente. En los microcontroladores de la serie PIC, la corriente adicional es del orden de cientos de microamperios por pin flotante. No lo suficiente como para causar daños al dispositivo, pero lo suficiente como para afectar gravemente la vida útil de la batería en una aplicación que de lo contrario consumiría 5uA. Algunos chips tienen opciones para deshabilitar una entrada digital; si una entrada está deshabilitada, se puede dejar flotando libremente.