로직 게이트 입력에서 Vcc를 초과하지 않는 것이 왜 중요합니까?

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Vcc보다 큰 전압을 보는 로직 게이트 (마법의 연기 방출 외에)는 어떻게됩니까? 게이트가 권장 Vcc보다 높은 전압을 처리하도록 설계되지 않았거나 칩이 다양한 전압 범위 내에서 작동하더라도 실제 Vcc로 전압을 제한하는 것이 중요합니까?

voltage

— 조 포커
소스

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나는 "magic-smoke"태그를 좋아한다 :)

— bjarkef

나는 당신이 "최대 권장 전압보다 높은"을 의미한다고 가정합니다. 보통 Vcc + 0.7 또는 이와 유사한 것입니다. 0.1V 더 높습니까? 물론 아무것도 아닙니다.

— 케빈 베르메르

ESD 보호 다이오드에 대해 설명 했으므로 데이터 시트의 + -V 권장 사항을 이해한다고 생각합니다. 아마도 해당 다이오드에서 일반적인 0.6V 다이오드 드롭을 초과하지 않는 것이 좋습니다.

— joeforker

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중요한 실제 VCC입니다.

논리 게이트 (및 마이크로 프로세서)에는 모든 입력 및 출력 핀에서 VCC에 다이오드와 GND에 다이오드가 있습니다. (핑 스윕이 언급 한 것처럼 "고전압 허용"오픈 컬렉터 핀이 몇 개있는 칩은 제외합니다.

당시 실제 VCC보다 높은 입력을 외부에서 구동하면 전류가 해당 다이오드를 통해 흐릅니다.

데이터 시트에 나와있는 최대 전류 미만으로 다이오드를 통과하는 전류를 제한하는 한 약간의 과전압으로 인한 영구적 인 손상은 없습니다. 그러나 매우 적은 양의 전류로 제한 되더라도 칩의 아날로그 회로를 방해하기에 충분합니다. 하나의 아날로그 입력 핀을 읽는 ADC의 디지털화 된 값은 VCC의 전압보다 약간 높은 전압에서 화가 나면 완전히 잘못 될 수 있습니다 다른 핀.
해당 다이오드를 통한 작은 전류는 해당 핀 주변의 칩 영역을 국부적으로 과열시켜 해당 핀과 관련된 기능을 파괴 할 수 있습니다. 사람은 자신의 소프트웨어가 왜 하나의 핀에 연결된 물건을 제외하고는 대부분 제대로 작동하는 것처럼 보이는지 알아 내기 위해 며칠을 보낼 수 있습니다 . (내가 이것을 어떻게 알 수 있을까요?)
이 다이오드를 통한 약간 더 큰 전류는 칩 전체를 과열시켜 파괴 할 수 있습니다.

— Davidcary
소스

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"... 그의 소프트웨어는 한 핀에 연결된 것을 제외하고는 대부분 정상적으로 작동하는 것 같습니다." 거기 있었어!

— 케빈 베르메르

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데이터 시트가 올바른 동작 (또는 장치 손상 부족)이 보장되는 봉투를 지정하는 데 더 명확한 용어를 사용하기를 바랍니다 (예 : "이 핀은 전류가 + 100uA 또는 -1mA로 제한되는 경우 손상없이 임의의 전압 전위에 연결될 수 있음) VDD가 5.5V 이하의 전압으로 외부 적으로 클램핑되고 전류가 1mA로 제한되는 경우, 전류가 10uA로 제한되는 경우 핀은 작동을 방해하지 않고 임의의 전압 전위에 연결될 수 있습니다. VDD + 0.3V, ...

— supercat

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... 또는 VSS-0.3V와 VSS 사이에서 지정되지 않은 양의 전류가 핀을 통해 흐를 수 있지만 장치는 손상없이 해당 전류를 견딜 수 있습니다. 동작 중에 핀 전압이 VDD와 VDD + 0.1V 사이 또는 VSS와 VSS-0.1 사이 인 경우 핀을 통한 추가 전류는 100uA를 초과하지 않으며 장치 작동에 영향을 미치지 않습니다. " 명확한 사양, 심지어 매우 보수적 인 사양까지?

— supercat

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구입할 수있는 거의 모든 IC에는 여러 "숨겨진 기능"이 있으며 데이터 시트에서 다루지 않은 것으로 가정합니다.

그중에는 바디 다이오드 / ESD 억제 다이오드가 있습니다. 이 사람들은 일반적으로 기본 로직 게이트에서 메모리, 고급 마이크로 프로세서에 이르기까지 모든 장치의 모든 I / O 핀에 숨겨져 있습니다. VDD (공급 전압)보다 높거나 VSS (공급 공통)보다 낮은 전압을 해당 레일로 라우팅합니다.

이러한 한계를 초과하는 전압을 적용하면 바디 다이오드가 순방향 바이어스되어 핀의 레벨을 VDD 또는 VSS로 효과적으로 클램핑합니다. 이것은 좋은 것처럼 들리지만 일반적으로 매우 작지만 매우 작은 장치이므로 많은 전력을 소비 할 수 없습니다. 이 다이오드가 손상 될 수 있습니다 (단락 또는 열림). 전자의 경우 "고정 된"I / O 핀으로 이어질 수 있으며, 후자의 경우 다음 과전압이 입력을 파괴 할 수 있습니다.

오픈 컬렉터 출력은 핑 스윕이 이미 언급했듯이 일부 출력을 제어하는 데 편리합니다. 작은 저항을 입력과 직렬로 연결하거나 불쾌한 전압과 접촉하거나 외부 다이오드를 사용하면 (1N914는 IC 자체의 보호 다이오드와 비교할 때 거대합니다) 장치를 보호하는 좋은 방법입니다.

물론 이와 같은 연속적이거나 반복적 인 과도 현상을 처리하기 위해 입력 또는 출력 회로를 올바르게 설계하는 것은 그 자체로는 설계상의 어려움이 될 수 있습니다. 일반적으로 비싼 부품을 날릴 염려가 있으면 저렴하고 소켓 소켓 IC로 입력 또는 출력을 버퍼링하십시오.

— akohlsmith
소스

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두 가지 문제 : 입력에서 GND 및 VCC 로의 보호 다이오드는 입력 전압이 VCC보다 높거나 GND보다 낮 으면 큰 전류를 허용합니다. 결국, 다이오드는 과열되어 저 저항이 될 수 있습니다. 즉, 입력에서 VCC 또는 GND 로의 단락처럼 작동합니다. 또한 래치 업이 발생할 수 있습니다. 이것은 IC의 입력 회로 내에 숨겨져있는 기생 사이리스터가 외부 전압이 존재하고 전류가 입력으로 유입되는 한 켜진 상태로 유지된다는 것을 의미합니다. 결국 입력 회로가 가열되어 영구적 인 손상이 발생할 수 있습니다.

데이터 시트에서 볼 수있는 두 가지가 있습니다 : 칩에 적용된 실제 VCC에 대한 입력 전압 (V_in과 같은 것을 읽거나 GND-0.3V보다 커야 함)과 입력에서의 절대 전압 핀 (예 : V_in은 6V보다 작아야합니다). VCC에 대한 한계를 초과하면 내부 다이오드가 고장날 수 있습니다. 절대 한계를 초과하면 입력에서 CMOS 트랜지스터의 게이트가 끊어 질 수 있습니다.

3.3V 로직과 5V 로직 사이의 인터페이스를 위해 설계된 일부 로직 게이트는 IC 자체에 3.3V가 제공 될 때 입력에서 5V를 처리 할 수 있지만 드물다. 이 IC에는 입력에서 VCC 로의 보호 다이오드가 부족합니다 (일반적으로 입력에서 GND 로의 z- 다이오드 및 ESD 손상을 방지하기위한 기타 트릭이 있음).

— 제보
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