Подключение входов КМОП микросхем

Входы КМОП микросхем никогда не должны оставаться ни к чему неподключенными – это одно из обязательных правил.

Входное сопротивление КМОП микросхем почти на десять порядков больше, чем ТТЛ микросхем, и соответственно, примерно во столько же раз сильнее влияют помехи на “висящий”, ни к чему не подключенный, вход КМОП микросхемы, чем на такой же вход ТТЛ микросхемы.

Из практики работы с микросхемами ТТЛ серий известно, что на свободном, ни к чему не подключенном входе ТТЛ микросхемы самопроизвольно устанавливается так называемая "висячая единица", т.е. напряжение, примерно равное полтора вольта.

Практика работы с КМОП микросхемами показывает, что часто при обрыве дорожки платы, идущей к какому–либо входу КМОП микросхемы, на выходе этой микросхемы появляется переменное напряжение с частотой питающей сети.

Иногда при обрыве соединения на входе КМОП микросхемы напряжение на этом входе медленно дрейфует, плавает. При этом возможны так называемые "мерцающие" отказы в работе устройства, когда устройство нормально работает некоторое время, а затем без какой–либо причины оно выходит из строя, а затем, через какое–то время устройство вновь начинает нормально работать.

Из–за тиристорного эффекта, присущего КМОП микросхемам (особенно их первым сериям), устройства с этими микросхемами не разрешается вставлять в разъемы, на которых уже могут присутствовать напряжения питания и входные сигналы. В таких случаях возможны ситуации, когда напряжение на вход КМОП микросхемы поступает раньше, чем напряжение питания. При этом полупроводниковые структуры КМОП инвертора могут открыться аналогично тиристору, включенному анодом к плюсу питания, а катодом, – к земле.

Такой тиристор перегружает источник питания, а главное, перегревается сам, и вполне может через некоторое время (через секунду – другую) сгореть от теплового пробоя. По этой же причине устройства с КМОП микросхемами не разрешается вытаскивать из разъемов на которых присутствуют напряжения питания и входные сигналы.

Без потери работоспособности неиспользуемые И входы КМОП микросхем могут быть подключены непосредственно к плюсу питания, а ИЛИ входы, – к корпусной шине; при этом пороги переключения соседних входов немного смещаются. Можно неиспользованные входы КМОП микросхем подключать параллельно соседним используемым, но при этом эти входы дополнительно нагружают выход предыдущей микросхемы пропорционально числу подключенных входов.

Очень большое входное сопротивление КМОП микросхем позволяет при расчете разветвления сигналов с одного выхода на несколько входов пренебрегать активной, резистивной составляющей их входного сопротивления. Число входов, которые допустимо подключать к одному выходу КМОП микросхемы, определяется эквивалентной входной емкостью одного входа и предельной емкостью нагрузки, при которой характеристики микросхем (в основном динамические) не выходят из заданных пределов.

Входная емкость большинства КМОП микросхем составляет 5 ... 15 пф, а максимальная емкость нагрузки, при которой характеристики микросхем не выходят из заданных пределов, обычно равна 500 пф, поэтому обычно коэффициент разветвления Кразв. = 30 ... 100.

Статическая помехоустойчивость КМОП микросхем зависит от напряжения питания и увеличивается с его ростом. Допустимое напряжение помех можно выразить как долю напряжения питания таким образом:

U⁰_пом ≈ U¹_пом ≈ U_пит / 3.

Особенностью КМОП микросхем является очень большой разброс и нестабильность напряжения переключения, – область входных напряжений, в которой может находиться порог переключения КМОП микросхем, составляет примерно треть напряжения питания (тогда как для ТТЛ микросхем эта область на один … два порядка меньше).