如何避免常見的邏輯電路設(shè)計(jì)問題

工程師每天會(huì)面對(duì)大量的邏輯器件，但是最終為系統(tǒng)選擇一款“好用又不貴”的器件可真不是一件容易的事兒。這也是一項(xiàng)很耗時(shí)的任務(wù)：仔細(xì)檢查使用說明書和數(shù)據(jù)表，向現(xiàn)場工程師詢問部件的運(yùn)行情況，在設(shè)計(jì)中使用了這款器件之后，還要處理設(shè)計(jì)問題。

在這篇博文中，我將回答幾個(gè)與邏輯器件相關(guān)的常見問題，希望能使你輕松找到開始進(jìn)行調(diào)試的位置。

Q：我能讓輸入大于V_cc嗎？

A：這視情況而定。目前的器件能夠很好地處理過沖和下沖；然而，為了獲得高于V_cc的恒定電壓，器件在結(jié)構(gòu)上必須能夠處理高于V_cc的電壓。數(shù)據(jù)表通常指定了器件是否能夠耐受過壓，而這也是器件在處理較高輸入的能力方面的直接指標(biāo)?？梢钥匆豢磾?shù)據(jù)表上輸入電壓額定值的電氣技術(shù)規(guī)格，如果規(guī)定的內(nèi)容類似于V_in= V_cc +0.5V，那么就表示輸入上有一個(gè)到V_cc的二極管。施加任何高于V_cc的電壓會(huì)使這個(gè)二極管正向偏置，而這對(duì)于器件是不安全的。這也意味著你不能將高于V_cc的電壓施加到輸入端上。

Q：在器件斷電時(shí)，它能夠安全處理更高的輸入和輸出電壓嗎？

A：這個(gè)問題與第一個(gè)問題部分相關(guān)。如果這個(gè)部件沒有上面提到的到V_cc,的二極管，那么請(qǐng)?jiān)跀?shù)據(jù)表中查看I_off參數(shù)；這表明器件在斷電時(shí)，能夠處理輸入和/或輸出上的電壓。通常情況下，如圖1所示，此器件在大約0.6V時(shí)關(guān)斷，并在V_cc大約為0.5V時(shí)進(jìn)入I_off 模式。I_off技術(shù)規(guī)格還表明在I_off模式下，有多少電流進(jìn)入器件的輸入/輸出端。這個(gè)I_off 保護(hù)電路使你能夠繞過電氣技術(shù)規(guī)格上的V_cc + 0.5V輸入條件，但這只在V_cc斷電時(shí)有效。對(duì)于任何高于0V的V_cc，針對(duì)大于V_cc的輸入，二極管被正向偏置。

圖1：針對(duì)SN74CB3Q3384A總線開關(guān)的I_off曲線圖。

Q：為什么我的器件的流耗要高于正常流耗？

A：請(qǐng)檢查相對(duì)于V_cc的輸入電壓。如下方的圖2所示，對(duì)于CMOS（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體）部件，在電壓大約為V_cc的一半時(shí)，I_cc 的流耗最高。

圖2：CMOS的典型V_in與Icc之間的關(guān)系圖

較高的電流也會(huì)使器件開始變熱；如果在散熱片設(shè)計(jì)方面不注意的話，會(huì)對(duì)器件造成損壞，或者降低系統(tǒng)的可靠性。你還可以使用電平轉(zhuǎn)換器來使V_cc 與輸入兼容，來避免這些問題。

我希望這份簡短的問答內(nèi)容能夠在你下次進(jìn)行邏輯電路設(shè)計(jì)時(shí)有所幫助。請(qǐng)?jiān)谙路搅粞?，讓我們知道文中的?nèi)容是否有用，如果你想讓我介紹一下邏輯電路設(shè)計(jì)期間遇到的任何其它常見問題，或者你對(duì)模擬接線（Analog Wire）博客內(nèi)的其它主題感興趣的話，也請(qǐng)告訴我們。

其它資源

• 閱讀使用說明書，“理解和解釋標(biāo)準(zhǔn)邏輯數(shù)據(jù)表。”
• 學(xué)習(xí)“如何選擇邏輯電路”
• 查看這篇與“慢速或空接CMOS輸入的含義”相關(guān)的白皮書。
• 訪問TI E2E? 社區(qū)邏輯論壇，向TI邏輯產(chǎn)品團(tuán)隊(duì)和同行工程師尋求更多問題的答案。