какие входы микросхем допускается не подключать

Входы и выходы цифровых микросхем

Характеристики и параметры входов и выходов цифровых микросхем определяются прежде всего технологией и схемотехникой их внутреннего строения. Но для разработчика цифровых устройств любая микросхема представляет собой всего лишь «черный ящик», внутренности которого знать не обязательно. Ему важно только четко представлять себе, как поведет себя та или иная микросхема в данном конкретном включении, будет ли она правильно выполнять требуемую от нее функцию.

Наибольшее распространение получили две технологии цифровых микросхем:

· ТТЛ (TTL) и ТТЛШ (TTLS) — биполярная транзисторно-транзисторная логика и ТТЛ с диодами Шоттки;

· КМОП (CMOS) — комплементарные транзисторы со структурой «металл–окисел–полупроводник».

Рис. 1.7.Входной и выходной каскады микросхем ТТЛШ

Рис. 1.8.Входной и выходной каскады микросхем КМОП

Различаются они типами используемых транзисторов и схемотехническими решениями внутренних каскадов микросхем. Отметим также, что микросхемы КМОП потребляют значительно меньший ток от источника питания, чем такие же микросхемы ТТЛ (или ТТЛШ) — правда, только в статическом режиме или на небольших рабочих частотах. На рис. 1.7 и 1.8 показаны примеры схем входных и выходных каскадов микросхем, выполненных по этим технологиям. Понятно, что точный учет всех эффектов в этих схемах, включающих в себя множество транзисторов, диодов и резисторов, крайне сложен, но обычно он просто не нужен разработчику цифровых схем.

Рассмотрим сначала входы микросхем.

На первом уровне представления (логическая модель) и на втором уровне представления (модель с временными задержками) о входах микросхем вообще ничего знать не нужно. Вход рассматривается как бесконечно большое сопротивление, никак не влияющее на подключенные к нему выходы. Правда, количество входов, подключенных к одному выходу, влияет на задержку распространения сигнала, но, как правило, незначительно, поэтому это влияние учитывается редко.

Даже на третьем уровне представления (электрическая модель) в большинстве случаев не нужно знать о внутреннем строении микросхемы, о схемотехнике входов. Достаточно считать, что при подаче на вход сигнала логического нуля из этого входа вытекает ток, не превышающий I_IL, а при подаче сигнала логической единицы в этот вход втекает ток, не превышающий I_IH. А для правильной логики работы микросхемы достаточно, чтобы уровень напряжения входного сигнала логического нуля был меньше U_IL, а уровень напряжения входного сигнала логической единицы был больше U_IH.

Особым случаем является ситуация, когда какой-нибудь вход не подключен ни к одному из выходов — ни к общему проводу, ни к шине питания (так называемый висящий вход ). Иногда возможности микросхемы используются не полностью и на некоторые входы не подается сигналов. Однако при этом микросхема может не работать или работать нестабильно, так как ее правильное включение подразумевает наличие на всех входах логических уровней, пусть даже и неизменных. Поэтому рекомендуется подключать неиспользуемые входы к напряжению питания микросхемы U_CC или к общему проводу (к земле) в зависимости от того, какой логический уровень необходим на этом входе. Но для некоторых серий микросхем, выполненных по технологии ТТЛ (например, К155 или КР531), неиспользуемые входы надо подключать к напряжению питания не напрямую, а только через резистор величиной около 1 кОм (достаточно одного резистора на 20 входов).

На неподключенных входах микросхем ТТЛ формируется напряжение около 1,5–1,6 В, которое иногда называют висячим потенциалом. Обычно этот уровень воспринимается микросхемой как сигнал логической единицы, но рассчитывать на это не стоит. Потенциал, образующийся на неподключенных входах микросхем КМОП, может восприниматься микросхемой и как логический нуль, и как логическая единица. В любом случае все входы надо куда-то подключать. Неподключенными допускается оставлять только те входы (ТТЛ, а не КМОП), состояние которых в данном включении микросхемы не имеет значения.

Выходы микросхем принципиально отличаются от входов тем, что учет их особенностей необходим даже на первом и втором уровнях представления.

Существуют три разновидности выходных каскадов, существенно различающиеся как по своим характеристикам, так и по областям применения:

· стандартный выход или выход с двумя состояниями (обозначается 2С, 2S или, реже, ТТЛ, TTL);

· выход с открытым коллектором (обозначается ОК, OC);

· выход с тремя состояниями или (что то же самое) с возможностью отключения (обозначается 3С, 3S).

Стандартный выход 2С имеет всего два состояния: логический нуль и логическая единица, причем оба они активны, то есть выходные токи в обоих этих состояниях ( I_OL и I_OH ) могут достигать заметных величин. На первом и втором уровнях представления такой выход можно считать состоящим из двух выключателей, которые замыкаются по очереди (рис. 1.9), причем замкнутому верхнему выключателю соответствует логическая единица на выходе, а замкнутому нижнему — логический нуль.

Рис. 1.9.Три типа выходов цифровых микросхем

Выход с открытым коллектором ОК тоже имеет два возможных состояния, но только одно из них (состояние логического нуля) активно, то есть обеспечивает большой втекающий ток I_OL. Второе состояние сводится, по сути, к тому, что выход полностью отключается от присоединенных к нему входов. Это состояние может использоваться в качестве логической единицы, но для этого между выходом ОК и напряжением питания необходимо подключить нагрузочный резистор R (так называемый pull-up) величиной порядка сотен Ом. На первом и втором уровнях представления такой выход можно считать состоящим из одного выключателя (рис. 1.9), замкнутому состоянию которого соответствует сигнал логического нуля, а разомкнутому — отключенное, пассивное состояние. Правда, от величины резистора R зависит время переключения выхода из нуля в единицу, что влияет на задержку t_LH, но при обычно используемых номиналах резисторов это не слишком важно.

Наконец, выход с тремя состояниями 3С очень похож на стандартный выход, но к двум состояниям добавляется еще и третье — пассивное, в котором выход можно считать отключенным от последующей схемы. На первом и втором уровнях представления такой выход можно считать состоящим из двух переключателей (рис. 1.9), которые могут замыкаться по очереди, давая логический нуль и логическую единицу, но могут и размыкаться одновременно. Это третье состояние называется также высокоимпедансным или Z- состоянием. Для перевода выхода в третье Z-состояние используется специальный управляющий вход, обозначаемый OE (Output Enable — разрешение выхода) или EZ (Enable Z-state).

Почему же помимо стандартного выхода (2С) были предложены еще два типа выходов (ОК и 3С)? Дело в том, что выходы, имеющие помимо активных еще и пассивное состояние, очень удобны для объединения их между собой. Например, если на один и тот же вход надо по очереди подавать сигналы с двух выходов (рис. 1.10), то выходы 2С для этого не подходят, а вот выходы ОК и 3С — подходят.

При объединении двух или более выходов 2С вполне возможна ситуация, при которой один выход стремится выдать сигнал логической единицы, а другой — сигнал логического нуля. Легко заметить, что в этом случае через верхний замкнутый ключ выхода, выдающего единицу, и через нижний замкнутый ключ выхода, выдающего нуль, пойдет недопустимо большой ток короткого замыкания I_кз. Это аварийная ситуация, при которой уровень получаемого выходного логического сигнала точно не определен — он может восприниматься последующим входом и как нуль, и как единица. Конфликтующие выходы могут даже выйти из строя, нарушив работу микросхем и схемы в целом.

Зато в случае объединения двух выходов ОК такого конфликта в принципе произойти не может. Даже если ключ одного выхода замкнут, а другого — разомкнут, аварийной ситуации не произойдет, так как недопустимо большого тока не будет, а на объединенном выходе будет сигнал логического нуля. А при объединении двух выходов 3С аварийная ситуация хоть и возможна (если оба выхода одновременно находятся в активном состоянии), но ее легко можно предотвратить, если организовать схему так, что в активном состоянии всегда будет находиться только один из объединенных выходов 3С.

Рис. 1.10.Объединение выходов цифровых микросхем

Объединение выходов цифровых микросхем совершенно необходимо также при шинной (или, как еще говорят, магистральной) организации связей между цифровыми устройствами. Шинная организация связей применяется, например, в компьютерах и в других микропроцессорных системах. Суть ее сводится к следующему.

При классической организации связей (рис. 1.11) все сигналы между устройствами передаются по своим отдельным линиям (проводам). Каждое устройство передает свои сигналы всем другим независимо от других устройств. В этом случае обычно получается очень много линий связи, к тому же правила обмена сигналами по этим линиям (или протоколы обмена) чрезвычайно разнообразны.

Рис. 1.11.Классическая организация связей

Рис. 1.12.Шинная организация связей

При шинной же организации связей (рис. 1.12) все сигналы между устройствами передаются по одним и тем же линиям (проводам), но в разные моменты времени (это называется временным мультиплексированием). В результате количество линий связи резко сокращается, а правила обмена сигналами существенно упрощаются. Группа линий (сигналов), используемая несколькими устройствами, как раз и называется шиной. Понятно, что объединение выходов в этом случае совершенно необходимо — ведь каждое устройство должно иметь возможность выдавать свой сигнал на общую линию. К недостаткам шинной организации относится прежде всего невысокая (по сравнению с классической структурой связей) скорость обмена сигналами. При простых структурах связи она может быть избыточна.

Но вернемся к типам выходов цифровых микросхем.

На третьем уровне представления (электрическая модель) необходимо уже учитывать, что выходные ключи (рис. 1.9) представляют собой не простые тумблеры (как на первых двух уровнях представления), а транзисторные ключи со своими специфическими параметрами. Однако в большинстве случаев достаточно знать, какой ток может выдать данный выход при логическом нуле ( I_OL ) и при логической единице ( I_OH ). Величины этих токов не должны превышать суммы токов всех входов, подключенных к данному выходу (соответственно I_IL и I_IH ). Количеством входов, которое можно подключить к одному выходу, определяется коэффициент разветвления или нагрузочную способность микросхемы. Существуют микросхемы с обычной нагрузочной способностью и с повышенной нагрузочной способностью (больше обычной в два раза и более). Выходы 3С, как правило, имеют повышенную нагрузочную способность (то есть обеспечивают большие выходные токи). Выходы 2С и ОК могут быть как с обычной, так и с повышенной нагрузочной способностью.

Также на третьем уровне представления (электрическая модель) необходимо учитывать выдаваемые выходом микросхемы величины выходных напряжений U_OL и U_OH. Выходы ОК могут быть рассчитаны как на обычное выходное напряжение логической единицы ( U_OH = U_CC = 5 В ), так и на повышенное напряжение логической единицы (до 30 В). В последнем случае внешний резистор этого выхода (см. рис. 1.9) подключается к источнику повышенного напряжения.

Только в сложных случаях, например, при переводе логического элемента в линейный режим за счет обратных связей, нужен учет других параметров входных и выходных каскадов. Но в этих редких случаях гораздо проще и надежнее не считать ничего самому, а воспользоваться стандартными схемами включения микросхем или подобрать режимы работы и номиналы внешних элементов (резисторов, конденсаторов) непосредственно на макете проектируемого устройства. В отличие от расчетов, такой подход даст полную гарантию работоспособности выбранного решения.

Источник

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.

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

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).

Источник

1.1 Общие сведения.

Средняя задержка распространения элементов микросхем серии К155, К555, КР1533 примерно 15. 20 нс. В случаях, когда требуется более высокое быстродействие, используют микросхемы серии КР531. Для сравнения основных параметров в табл. 1 приведены значения средней потребляемой мощности Рср и средней задержки tз.ср распространения микросхем ТТЛ указанных серий, а также стандартные значения входных Iвх и выходных Iвых токов и нагрузочной способности N указанных серий микросхем. Некоторые микросхемы допускают большие выходные токи и имеют большую нагрузочную способность, чем указано в табл. 1. Часть микросхем (особенно серии КР531) также имеют отличные от стандартных входные токи. Эти отличия специально указаны далее.

Напряжение питания микросхем серий ТТЛ 5 В +-5%, для серии КР1533 допуск на напряжение питания +-;10%.

Микросхемы выпускают в пластмассовых корпусах с 8, 14, 16, 20, 24, 28 выводами, температурный диапазон их работоспособности:

Рассматриваемые серии имеют в своем составе однотипные микросхемы с совпадающими после номера серии цифробуквенными обозначениями. Логика работы однотипных микросхем, за редким ис-

ключением, отмеченным далее, совпадает. Микросхемы серии КР531 ранее не имели в обозначении буквы «Р», а имели в конце обозначения букву >, например К531ЛАЗП.

В табл. 2 приведены обозначение большинства рассматриваемых микросхем, функциональное назначение, число выводов корпуса, средняя потребляемая мощность, средняя задержка распространения сигнала и номер рисунка, на котором приведено графическое обозначение микросхемы.

Недопустимо подключать ко входу микросхемы проводник, который во время работы может оказаться неподключенным к выходу источника сигнала, например при управлении от кнопки или переключателя, так как это резко снижает помехоустойчивость устройства. Такие проводники следует подключать к источнику +5 В через резистор сопротивлением 1 кОм (до 20 входов к одному резистору). Входы микросхем серий К555 и КР1533 можно подключать к источнику питания +5 В непосредственно.

На печатных платах с использованием микросхем серий К155, К555, КР1533 необходима установка блокировочных конденсаторов между цепью +5 В и общим проводом. Их число определяется одним-двумя конденсаторами емкостью 0,033. 0,15 мкВ на каждые пять микросхем. Конденсаторы следует располагать на плате по возможности равномерно. Их следует также установить рядом со всеми микросхемами с мощным выходом (например, К155ЛА6) или с потребляемой мощностью более 0,5 Вт.

Микросхемы серий КР531 требуют особого внимания при разводке цепей питания и общего провода. При изготовлении промышленных

Источник

Так что же все-таки делать с неиспользуемыми входами?

Texas Instruments LM6584MT

Оставлять неиспользуемые выводы висящим в воздухе вы не можете, но, возможно, не захотите подключать их и к шине питания или земли

Разработчикам цифровой электроники давно известно, что неиспользуемые входы не следует оставлять неподключенными. Потенциалы входов КМОП микросхем могут «всплыть» до некоторого среднего уровня, и включить выходной каскад, но на потребление тока это будет иметь минимальное влияние. Реальная проблема заключается в том, что, переключившись, выход из-за связи с плавающим входом может переключить вход в другом направлении. Это приведет к генерации, что значительно увеличит потребление энергии и создаст источник нежелательных помех.

Логические входы ТТЛ не должны были подключаться непосредственно к шине питания – их нужно было подтягивать резисторами, чтобы ограничить входные токи. Многие из нас «мошенничали» и просто пригвождали входы к V_CC. Это объяснимо: посмотрев на эквивалентную схему логического чипа, вы могли сделать вывод, что это сойдет вам с рук.

Не делайте этого

Привычка подключать входы к источнику питания или земле создавала у некоторых инженеров ощущение, что этот способ подойдет и для борьбы с неиспользуемыми входами операционного усилителя (Рисунок 1). Это серьезная ошибка. Соединение обоих входов операционного усилителя просто означает, что выход будет принудительно жестко смещен напряжением смещения к положительной или отрицательной шине питания. Полярность напряжения смещения будет определяться конкретным компонентом, независимо от того, к какой шине привязаны входы.

Рисунок 1.	Неправильно, неправильно, и еще раз неправильно. Никогда нельзя соединять неиспользуемые выводы «+» и «–» усилителя вместе. Это гарантированно установит на выходе напряжение одной или другой шины питания; при этом чип будет потреблять большой ток от источника питания.

При жестком управлении выходом отсутствует обратная связь, которая «замыкает контур регулирования» и прекращает подачу управляющего тока на выходные транзисторы. Большинство биполярных операционных усилителей имеют схемы ограничения базового тока, которые не позволяют сжечь микросхему. КМОП-усилители также будут потреблять больше тока при жестком смещении выхода, и никогда не стоит допускать насыщения внутренних транзисторов интегральной схемы.

Рисунок 2.	Более хороший, но не дающий гарантии способ обращения с неиспользуемыми входами. Вы должны найти шину, напряжение которой находится в диапазоне допустимых синфазных напряжений. Для компонентов rail-to-rail при подключении к каждой шине надо измерять потребление мощности. Однако в случае усилителей с большим напряжением смещения это может вызвать насыщение выхода.

Правильнее всего будет подключить усилитель как повторитель напряжения с выводом «–», соединенным с выходом (Рисунок 2). Но вы не всегда можете просто подключить «+» к шине питания – это может создать ту же проблему. Следует убедиться, что положительный вход подключен к напряжению, не превышающему допустимого значения синфазного входного напряжения. И даже этого может быть недостаточно, если вы плохо представляете себе устройство входной секции усилителя.

Наблюдения Боба Пиза

Эта проблема неподключенных входов еще в 2007 году была предметом обсуждения между аналоговым гуру Бобом Пизом (Bob Pease) и Деннисом Монтичелли (Dennis Monticelli), занимавшим в то время пост технического директора National Semiconductor. Монтичелли отметил: «Проблема возникает, когда два входа соединены между собой, а затем куда-то подключены, например, к земле. Тогда состояние выхода становится неопределенным».

Пиз отвечал: «Ну, мы согласны с тем, что это почти никогда не может быть правильным решением для неиспользованных входов. При каком-то знаке напряжения смещения выход мог бы вести себя странно. А если бы напряжения смещения имело другой знак, измерения могли бы показать, что на первый взгляд все нормально, но другой компонент в таких же условиях может испортиться и перегреться. Правильно?»

Монтичелли прокомментировал: «Раньше было обычной практикой включать неиспользуемый операционный усилитель повторителем с неинвертирующим входом, соединенным с любым подходящим напряжением смещения системы, которое оказывается в пределах допустимого синфазного диапазона усилителя».

Пиз ответил: «Да, но если диапазон синфазных напряжений включает землю или минус питания, и вы закорачиваете вход «+» на эту шину, то ток, потребляемый по питанию некоторыми усилителями, и разогрев все же могут вывести их из строя».

Монтичелли подумал: «Нет, если вы включаете его повторителем и сохраняете напряжения входов в разрешенном диапазоне синфазных напряжений».

На это Пиз сказал: «У National Semiconductor есть, по крайней мере, один счетверенный операционный усилитель, который, если вы включите его повторителем и соедините вход«+» с минусовой шиной питания (даже если ее напряжение находится в пределах допустимого диапазона), забирает много мощности и ему становится жарко. Я должен спросить Пола Рако, что это такое. Услышав об этом, он был удивлен. Мы сошлись на том, что это ошибка. Может быть, мы разберемся, что надо делать, чтобы он не перегревался и не сажал батарею».

История странной микросхемы

Если я правильно помню, это была микросхема LM6584. Она не создавалась как операционный усилитель общего назначения. Это должен был быть драйвер V_COM – усилитель, который удерживает потенциал общего вывода ЖК-панели на уровне середины напряжения питания; для 12-вольтовых панелей это 6 В. Драйверы строк и столбцов управляли пикселями ЖК-дисплея с помощью переменного напряжения, изменяющегося между 0 В и 12 В. Просто использовать 6-вольтовый источник питания нельзя, поскольку для того чтобы ЖК-дисплей мог обновляться с частотой 60 Гц или быстрее, вывод V_COM должен иметь необычайно высокую скорость реакции на переходные процессы. Благодаря очень высоким скоростям нарастания усилителей драйвера V_COM, они способны формировать мощные импульсы тока, необходимые для того, чтобы преодолеть емкостные связи между выводами пикселей панели и большим общим выводом.

Когда я включил микросхему повторителем и подключил вход «+» к земле, ее ток начал увеличиваться. Если таким образом подключить все четыре усилителя этой счетверенной микросхемы, чип сгорит. Дело в том, что этот компонент никогда не предназначался для использования в качестве операционного усилителя общего назначения, поэтому в ранней документации я ясно дал понять, что это был не счетверенный операционный усилитель. Но у маркетологов свои задачи, и как здорово сказать, что их группа выпустила новый операционный усилитель, а не просто специализированную микросхему для ЖК-панели. И, конечно же, произошло то, о чем предупреждали мы с Пизом, и через год или два в заголовке техописания было сказано, что это операционный усилитель.

Когда я спросил разработчика микросхемы, почему она потребляет такой большой ток при подключении вывода «+» к шине, он сказал: «Я убрал ограничительные цепи из баз». Когда я спросил, почему, он ответил: «Потому что с ними микросхема самовозбуждалась». Теперь, прежде чем критиковать его, поймите, что ему поручали проектировать не операционный усилитель общего назначения, а драйвер V_COM для ЖК-панели. В корпусе этой микросхемы никогда не было неиспользованных элементов, и такое никогда не могло случиться.

Как специалист по приложениям, который знает, что эта микросхема может быть продана в качестве операционного усилителя, я включил в техническое описание обязательное предостережение: «Следует отметить, что если выходы подключены к шине, и микросхема больше не может поддерживать контур обратной связи замкнутым, внутренние цепи будут выдавать большие базовые токи в огромные выходные транзисторы, пытаясь заставить выходы пройти напряжение насыщения. Базовые токи приблизятся к 16 миллиамперам, и это будет выглядеть как увеличение тока, потребляемого от источника питания. Длительная работа при таком уровне рассеиваемой мощности может повредить микросхему, особенно в корпусе TSSOP с более высоким тепловым сопротивлением. Из-за этого явления входы неиспользуемых усилителей не должны иметь привязки к какой-либо шине, а должны быть подключены к средней точке питания или, по крайней мере, смещены относительно шин питания на величину прямого падения на диоде (0.6 В)».

Предостережения относительно rail-to-rail

Даже усилители с входами rail-to-rail могут потреблять избыточный ток при подключении входа «+» к одной из шин питания. Таким образом, как отметил Пиз, даже в тех случаях, когда вы включаете такой усилитель повторителем напряжения, лучше всего поставить делитель из двух резисторов и подключить вывод «+» к его средней точке, чтобы гарантировать, что входное напряжение находится в середине допустимого синфазного диапазона, и операционный усилитель может замкнуть петлю обратной связи для повторителя напряжения (Рисунок 3).

Рисунок 3.	Лучший способ справиться с неиспользованными усилителями – это сместить вход повторителя напряжения к середине синфазного входного диапазона. Еще один способ – просто подать на вход повторителя напряжения другой сигнал.

Если ради того, чтобы сэкономить на цене или рассеиваемой мощности двух резисторов, вы хотите подключить вход «+» к шине питания, вы должны по настоящему понимать устройство входного каскада усилителя. Монтичелли заметил: «Неужели наши клиенты забыли эту стандартную практику? Или мы забыли научить их?» На что Пиз ответил: «Да, и еще раз да. Мы должны были приложить немного усилий, чтобы научить их, но мы этого не сделали».

Теперь, если вы можете удостовериться, что дифференциальная пара входов благополучно находится в своем рабочем диапазоне, может быть, вам и сойдет с рук прибивание гвоздем положительного входа к шине, но лучше убедитесь сначала, что специфицированное входное смещение позволяет синфазному напряжению всегда находиться в пределах допустимого диапазона. Пиз сказал: «Если только вам случайно не повезет, ничто из сказанного не будет обязательным условием самого низкого потребления энергии. В этом отношении намного проще было со старым LM324. С биполярными транзисторами вообще все проще, верно? Верно, но не всегда».

У меня были ситуации, когда место или бюджет не позволяли добавить делитель напряжения для неиспользуемых входов. В таких случаях я пытался где-то в схеме найти напряжение или сигнал, которые никогда не подходят слишком близко к шинам питания, а затем просто привязывал к этому месту вход «+». Часто было проще всего соединить этот вход с другим входом в том же корпусе. Выход будет плавать, но, будучи неподключенным к нагрузке, он будет минимально влиять на энергопотребление.

Добавьте контактные площадки и переходные отверстия

Когда дело доходит до неиспользуемых усилителей, всегда обязательно показывайте их на своей схеме. Кроме того, обязательно добавьте несколько контактных площадок или переходных отверстий к входам и выходам, чтобы их можно было подключить к схеме, если вам понадобится какой-либо дополнительный усилитель (Рисунок 4). Вот почему не следует прокладывать проводники повторителя напряжения между минусом и выходом под корпусом микросхемы. Это затруднит перерезание проводника, если вам потребуется задействовать еще один усилитель.

Рисунок 4.

Убедитесь, что на вашей схеме есть контактные площадки или переходные отверстия, которые позволят перерезать проводники и запаять перемычки, чтобы вставить неиспользуемый усилитель в схему. Забраться под U1 будет очень трудно после того, как чип будет припаян. U2 имеет подключенные дорожки, но не под корпусом микросхемы; для пайки перемычек есть контактные площадки или переходные отверстия. Переходные отверстия позволяют резать дорожки с обратной стороны и дают место для установки выводных резисторов, которые вы, возможно, захотите добавить.

Были случаи, когда мне требовалось инвертированный цифровой сигнал. Использование запасного операционного усилителя в качестве инвертора позволяло решить задачу, по крайней мере, до выпуска следующей версии печатной платы.

Материалы по теме

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

Источник