¿Pueden las entradas no conectadas calentar un IC?

Estoy usando un ATF16V8 PLD para una lógica de pegamento simple. Mientras lo probaba en una placa de prototipos, noté que se calienta al tacto casi de inmediato. Verifiqué que ninguna salida estuviera en cortocircuito, pero también sabía que muchas entradas quedaban sin conectar.

ATF16V8 es un circuito CMOS y leí que las entradas flotantes pueden ser un problema con esta tecnología, a diferencia de TTL. ¿Podría ser esta la causa de la producción de calor y por qué?

Sí, los circuitos CMOS pueden calentarse cuando hay entradas flotantes. Siempre debe conectar los pines de entrada CMOS no utilizados a un voltaje definido, generalmente GND o Vdd, a menos que la hoja de datos le indique lo contrario (consulte también el final de esta respuesta y la respuesta de Michael ). Si un pin puede configurarse como entrada o salida y no está seguro de cuál será, entonces podría colocar una resistencia entre el pin y GND / Vdd.

Si deja los pines desconectados, se dice que "flotan" y tienen un voltaje no especificado. Ese voltaje puede ser por inducción en los cables del paquete, corrientes de fuga dentro o fuera del paquete, descarga estática, etc. El punto clave es que no conoce el voltaje en las puertas de los transistores de entrada a los que está conectado el pin ( señal A en el inversor CMOS a continuación).

En el peor de los casos, este voltaje indefinido estará en algún lugar entre "alto" y "bajo", de modo que ambos transistores sean conductores al mismo tiempo. Por lo tanto, una alta corriente (varios 10-100 mA) fluye a través de los transistores de Vdd a GND (Vss), generando calor y posiblemente destruyendo el chip.

Algunos circuitos integrados tienen circuitos especiales en sus pines de entrada para evitar que esto suceda. Este circuito generalmente se llama titular de bus o guardián de bus , pero también se puede encontrar con otros nombres como pad-keeper (por ejemplo, procesadores iMX). Es esencialmente un búfer (dos inversores en serie) y una gran resistencia conectada al pin de entrada. Esto garantiza que el pin de entrada siempre se mueva hacia arriba o hacia abajo cuando nada más lo conduce.

Fuentes de imagen: Wikimedia, dominio público.

No en este caso Para citar la hoja de datos :

Todos los miembros de la familia ATF16V8B (QL) tienen entradas internas y resistencias pull-up de E / S. Por lo tanto, siempre que las entradas o E / S no se controlen externamente, flotarán a VCC. Esto asegura que todas las entradas de la matriz lógica estén en estados conocidos. Estos son pull-ups activos relativamente débiles que pueden ser fácilmente controlados por controladores compatibles con TTL (vea los diagramas de entrada y E / S a continuación).

El diagrama muestra una resistencia pull-up de "> 50kΩ". Entonces, a menos que tenga cables muy largos combinados con emisiones electrónicas muy fuertes, dudo mucho que pueda causar alternancia no deseada.

Otros dispositivos pueden tener un mayor consumo de energía con pines flotantes, pero dudo que sea suficiente para que sea perceptiblemente cálido.

Para citar, por ejemplo, una nota de aplicación del microcontrolador EFM32:

Todos los pines no conectados en el EFM32 deben configurarse con los ajustes GPIO-> P [x] .MODEL / MODEH a 0 (deshabilitado). En esta configuración, tanto el disparador schmitt de entrada como el controlador de salida están apagados. Si la entrada está habilitada (disparador schmitt habilitado), las entradas flotantes podrían conducir a alternar frecuentemente el disparador schmitt y aumentar el consumo de energía.

La pregunta dice

se calienta al tacto casi de inmediato

En circunstancias normales no debería suceder. Veamos la hoja de datos de GAL16V8 porque contiene información útil:

Lattice Semiconductor recomienda que todas las entradas no utilizadas y los pines de E / S tri-establecidos se conecten a otra entrada activa, Vcc o Tierra. Hacer esto tenderá a mejorar la inmunidad al ruido y reducir la Icc para el dispositivo.

Establece que las entradas y las E / S de tres estados deben conectarse a algún lugar, incluidos los rieles de alimentación. Como los PLD son dispositivos configurables, es posible configurar el pin como entrada, E / S o como salida.

En caso de que conecte el pin a tierra o al riel de alimentación, y el pin parece ser una salida activa porque si se configuró así, habrá una fuga de corriente excesiva y el dispositivo comenzará a calentarse.

Tuve ese caso antes (me enteré cuando me pidieron que solucionara el problema de sobrecalentamiento de PLD), el dispositivo GAL no se frió, pero se estaba calentando mucho. También podría ser tu caso. Debe verificar la configuración de PLD y asegurarse de que los pines de salida no estén conectados a los rieles de alimentación y no estén conectados a otros pines de salida.