Tolerando entradas lógicas en exceso de Vcc

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Haciendo referencia a este inversor de TI como una parte de ejemplo: enlace

Específicamente, la tabla en la parte inferior de la página 2 (pondría una imagen pero no sé dónde subirla). Enumera el máximo Vcc como 6V. También dice que el rango de entrada de voltaje es de -0.5V a Vcc + 0.5V. También hay una nota 1 que dice "Las clasificaciones de voltaje de entrada y salida pueden excederse si se observan las clasificaciones de corriente de entrada y salida".

Quiero usar un Vcc de 3.3V, pero tengo una entrada que sería 5V. TI tiene otros inversores que permiten entradas de 5 V con 3.3 V Vcc, pero su corriente de fuga de entrada es demasiado alta para mis otras entradas. Por lo tanto, estoy interesado en explorar esta nota.

¿Qué significa cuando dice "si se observa la clasificación de corriente de entrada"? ¿Sería esta la corriente de pinza de entrada, Iik (+/- 20 mA)? Si es así, ¿significa eso que necesito colocar una resistencia en serie delante de la entrada, de modo que, por ejemplo, 5V - 3.3V = 1.7V (EDITAR: y restar caída de diodo 0.5V = 1.2V) sobre la resistencia en serie induce Iik < 20 mA? ¿Debería preocuparme que la resistencia de esta serie sea demasiado grande, de modo que la corriente inducida sea menor que la corriente de entrada Ii = +/- 1 uA máx?

Esta pregunta está ligeramente relacionada con otra pregunta en este stackexchange ( ¿Por qué es importante no exceder Vcc en la entrada de una puerta lógica? ), donde una respuesta menciona de manera no común el uso de resistencias para limitar las corrientes de entrada , pero me gustaría más detalles usando un ejemplo concreto, especialmente porque esta hoja de datos implica que es posible hacerlo de manera segura.

    
pregunta ajs410

3 respuestas

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Observe con mucho cuidado que la nota 1 a la que hace referencia en la hoja de datos se aplica a la tabla de calificaciones de tensión máxima absoluta que se encuentra arriba de la nota.
 Tenga en cuenta que la siguiente tabla DEBE ser lo que usa para la operación completa.
 La tabla de funcionamiento normal dice que los voltajes de entrada y salida tienen límites inferior y superior de 0 V (tierra) y vcc respectivamente durante el funcionamiento normal.

Si viola los requisitos de condiciones de funcionamiento normales de la hoja de especificaciones, puede esperar experimentar condiciones de funcionamiento anormales. Estos pueden variar de manera totalmente normal a través de un mal funcionamiento completo en todos los casos, hasta el peor de los casos en imprevisibles, hasta que algo realmente crítico depende de su mal funcionamiento. Esto puede incluir la muerte, el almacenamiento en caché o hacer cualquier cosa que no esté en contra de las leyes de la física en las circunstancias dadas.

El Tutorial de Sparkfun es generalmente bueno pero contiene un consejo tremendamente malo,

La resistencia Sparkfun y la solución de diodo son seguras, pero la desconexión o baja es de aproximadamente 0,6 V y el pullup es lento en comparación con una conmutación de compuerta, ya que la resistencia de 10 k debe cargar la compuerta con una capacitancia de entrada de vía. Estos efectos a menudo no importarán.

La solución Sparkfun MOSFET es excelente, aunque el MOSFET utilizado es algo marginal a un voltaje de compuerta de 3V3.

Las resistencias 10k de la serie Sparkfun en cada línea son una invitación al desastre y problemas aleatorios para siempre.

¡NO LO HAGAS!

ParamantenerelICenloslímitesdelahojadeespecificacionesVin<=3V3,elflujodecorrienteenlaresistenciade10k=V/R=(5V-3v3)/10k=170microamperios.
 170uAnoesmuchoenlamayoríadelascircunstanciasnormales+aquíesmuyprobablequeconduzcaelpinporencimade3V3.Laconduccióndeldiododecapturacomienzarazonablementeaaproximadamente3.8Vyestáenplenodesarrolloa4V.A4Vpuedeesperaraproximadamente(5-4)/10k=100uA.EstacorrienteamenudoseinyectaráenelsustratodelICenlugaresparalosquenuncafuediseñadoypuedecausaruntransistorparásitoopuedeengancharnodosendispositivosexistentesalinvestigarlacargaquenopuededisiparseennodosflotantes.

MUCHOSlaspersonasdiscutenviolentamentecontraloanterior.Dicenqueestábienviolarloslímitesdelahojadeespecificacioneseinyectarcorrienteenlugaresalosquenoperteneceyquetalesaccionessonconsistentesconlasbuenasprácticasdeingeniería.Aléjatedeesaspersonascontusmanosalavista.

ADDED

Puedequenohayasidolosuficientementeclaroenloqueestabatratandodedecir.
 Latabla en la hoja de datos al final de la página 2 está encabezada
 "Condiciones de funcionamiento recomendadas (ver Nota 3)".
 SOBRE LA mesa están las notas 1 y amp; 2 PERO se mencionan SOLAMENTE en la tabla de arriba en la mitad de la página titulada
 msgstr "clasificaciones máximas absolutas sobre el rango de temperatura de aire libre en funcionamiento (a menos que se indique lo contrario)".

es decir, hasta el final de la nota 2 se relaciona con el peor de los casos de supervivencia de IC.
 ABAJO, la nota 2 se refiere a la operación del CI. Nada en la nota 2, y arriba dice que el IC FUNCIONARÁ NORMALMENTE. Sólo que sobrevivirá.

Tenga en cuenta que esto NO es pedantería: así es como se pretende leer la hoja de datos, pero no siempre es 100% clara cuando se presenta todo junto. Las hojas de datos esencialmente comienzan siempre con una sección de supervivencia máxima y luego siguen con una sección recomendada. "Recomendado" tiene min & Los valores máximos para varios parámetros y su transgresión significa que no puede garantizar el funcionamiento correcto.

En el caso de corrientes de diodos de protección

  • 10 mA casi garantiza un desastre y 1 uA casi no garantiza problemas observables.

  • A 1 mA y 10 uA, es probable que tenga problemas y que esté bien.

  • A 100 uA y 100 UA (es decir, se encuentran) estás en un área gris y puede pasar cualquier cosa y, a veces, sucede. Puede ser aleatorio, intermitente y de proyecto y, a veces, destruir el producto. Ocasionalmente puede ser la destrucción de la vida.

Buena ingeniería y Murphy dicen que no se sale del rango de especificaciones mín.-máx.

    
respondido por el Russell McMahon
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La especificación significa que, siempre que el VDD se mantenga dentro de los límites y se excedan otros límites, se puede obtener o extraer 20mA de cualquier pin de E / S sin tirar lo suficiente como para dañar la parte, y se puede conectar cualquier E / S conecte un voltaje rígido entre -0.5V y V CC + 0.5V sin conducir suficiente corriente a través de los diodos de sujeción para dañar la pieza. Tenga en cuenta que las únicas garantías con respecto a tirar de un pin de E / S más allá de los rieles son las indicadas anteriormente. En particular, no hay ninguna garantía en la hoja de datos de que tirar un pasador incluso un milivoltio más allá de los rieles no interrumpa el funcionamiento de la pieza, simplemente no causará daños permanentes.

    
respondido por el supercat
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Este es un buen tutorial sobre el tema de SparkFun. Una resistencia de 10 K entre la salida de 5 V y los límites de entrada de 3,3 V La corriente a algo inofensivo. Esto solo funciona si su IC tiene diodos de protección de entrada en el riel. Dado que la corriente "normal" para la lógica CMOS es 0, no tiene que preocuparse de que su valor de resistencia sea demasiado grande a menos que sea tan grande que la capacidad de la puerta se convierta en un factor limitante.

La corriente en cuestión fluye desde la salida de 5V, a través de la resistencia en serie, a través del diodo de protección en el pin de 3.3V, y al riel de 3.3V. Si su regulador de voltaje no puede manejar la corriente inversa (común), debe colocar una resistencia de derivación entre 3V3 y GND para llevar la corriente.

Lo bueno de este método es que no siempre funciona. Según Xilinx, está bien para sus "dispositivos Spartan 3 y 3E con diodos de alimentación y tierra", pero no para los FPGA Spartan 3A extendidos.

    
respondido por el joeforker

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