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在电路设计中,经常会遇到一些 IC 的引脚并未在应用中使用到的情况,那么,该如何处置呢?首先,当然是阅读此 IC 的产品手册,查看里面的相关介绍。其次,即便没有从中得到明确的处置信息,也不能等闲置之,我们仍需了解其功能、存在(或应该存在)的电位、可能(或必须)流进 / 流出的电流、对静电或 RF 影响的灵敏度,以及是否需要其他种类的容性或阻性负载,再决定处置办法,从而保证整个系统的安全可靠。
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3 F- i p( A( s, t% `单片机未使用引脚的合理处理- l/ L1 d" ^ c7 D- d8 @
通常我们并不会把所有的单片机的引脚都用完,有时候我们也在同一个产品上分高低配,因此如何对待一些不使用的引脚就成了一个问题。首先我们看一下单片机引脚的结构。7 W6 ?; z% }1 {2 l9 t
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6 C- d0 Q2 `" _& o我们可以发现,一般单片机的 IO 口都是可以配置的。% Z1 n% t4 Y" {/ B& m# \
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CMOS 器件引脚由 N 沟道和 P 沟道场效应管,通常在一个时刻,只有一个管子是开通的,但是,有一个非常短的时间转换期,这两种管子都会部分导通,在一个管子关闭而另一个开启的时候。一个没有端接的输入口可能振荡或在一个中间电平上浮动,导致所有场效应管设备都将在一个微导通的状态,导致了管子的损耗,增加了噪声,并要消耗额外的电源电流。: i* S& i) s O, E/ J. _4 Z7 F5 q
8 f. w' r3 U6 k' o# j(Input Only)输入专用管脚4 l# Y% ~9 w, Z
% F! q7 f0 M6 Z0 T1. 使用上拉或下拉电阻,将每个未使用的引脚拉到 VSS 或 VDD,这是推荐的使用方法' Y' ]4 V& H: B2 [0 d% P2 N
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2. 捆绑在一起,并用单个电阻上拉 / 下拉到 VDD 或地,节省元件数量和成本,但是这减少了减少的灵活性。1 {5 L# W0 c" B+ j) m6 C
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(Input/Output)输入 / 输出引脚6 _$ R7 g! z0 u \6 a2 x! y
( c( a# d9 k) C' V7 ]. |1. 每个引脚的下拉一个电阻到地(VSS)。
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2. 几个引脚连下拉同一个电阻到地(VSS)。* T- S3 t/ V$ M% H# g) S
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3. 不连接的针脚,软件程序配置 IO 口为输出口,并将它们设置为输出低。- u2 L' A; T) T) K8 l
8 B5 O# {+ F" J4 n+ ]+ `4. 连接一个电阻到 Vss,软件程序配置 IO 口为输出低。& } }4 Z" {# W/ h
0 T5 F1 S8 f. l; i* F5. 直接连接到地,软件程序把端口配置成高阻抗输入口,设置寄存器为输出低状态。/ D) [' T6 j7 z3 G+ f1 H* p0 f
3 |- O' V9 Q, N( ^" u注意这将引发双发失误导致的问题(引脚从输入到输出的变化,输出从低到高状态变化)。5 ^1 T$ r" a# K
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7 }* P' d) d/ e, A4 S. R o风险在于:
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' D; B$ s2 K) L6 U) J3 ~% ?最后,我觉得还是每个电阻接到地比较安全。
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模拟 IC 未使用引脚注意事项
2 w S% @$ N) r& Z4 K模拟 IC 上的未使用引脚可能会通过静电放电(ESD)而大大提高器件过早失效的风险。尽管不用的输出端可以不用连接,而且一般也如此,但无论这个引脚是模拟的还是数字的,通常最好连接到一个电源。在单电源系统中,通常连接的是负电源,即“地”,在双电源系统中则是中间电源轨,但也有一些重要的例外情况。务必阅读浅显易懂的数据手册,按照其中的建议行事。然而,如果其中没有涉及到这一内容,接地通常是极佳做法。
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未使用的放大器输入端是一个重要的例外情况。将放大器未使用的输入端接地可能会增加功耗。因此,这种情况下的极佳做法,常常也是唯一安全的做法,是将放大器接成缓冲器,将该输入端连接到两个电源轨之间的某一电位。
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CMOS 开关和多路复用器是对称器件,其信号输入端和输出端是可以互换的,因此所有未使用的引脚都应被视为输入,而不是输出。所以,这些引脚都应接地。
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! @7 T5 F+ M: o @1 k6 S# K内部上拉或下拉电阻将输入端上拉至正电源或下拉至地。如果未使用的输入端具有这样的一个电阻,则不需要进行连接。然而,如果连接该引脚,则应将它与其电阻一样连接到同一电源,因为任何其它连接都会导致电流流入电阻,带来功耗(该功耗可能相当小,但只要可能就应避免任何浪费)。4 B$ I' t9 j% j C$ }* }
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特别要注意未使用的逻辑输入,因为在不使用时,某些逻辑输入必须连接到逻辑 1。此外,某些逻辑输入具有三种状态,而不是两种,开路条件也被定义为一种逻辑状态,这种输入可能需要保持不连接。
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. R2 o; ^; c% r" p& q& t3 P总而言之,必须将未使用 IC 引脚的连接作为模拟电路设计过程的重要部分加以考虑,不可轻视。1 c: D0 T& E }! B# @6 f
5 F8 ]: g, N" Z2 r# UFPGA 未使用引脚的配置
. g" b7 }" l2 {4 u. H6 \# a5 q在使用 FPGA 过程中,未使用引脚的配置是很重要的。一般未用管脚设置成三态输入或弱上拉输入。
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1 {. _, x% n, K- e ]8 i以 altera FPGA 为例,一般是将没使用的管脚设置为三态输入比较安全。利用 Quartus II 将未使用管脚设置为三态输入- B7 ^* B' A0 b' Z) n* ]
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# M' E t+ h: b选择 Assignments→Settings→Devices and Pin Options,打开一个选项卡,选项卡中选择 Unused Pins 就可以对未定义的管脚配置了 As input tri-stated。
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