【工程师年度总结]】 逻辑器件的输入电压Vi是否可以比供电电压Vcc高?

通常在使用逻辑芯片的时候,通常会有这个疑问, 这里就给大家简单介绍下在什么情况下输入电压Vin 可以比供电电压高? 当Vcc不上电的时候,是否可以给输入信号?

 

其实这个问题是和逻辑器件的输入架构关联的。

主要有两种类型的CMOS 输入架构,一种是输入端到VCC之间带有正向钳位二极管的,一种是没有二极管的,请参考如下两幅图:

红色二极管即为正向钳位二极管。 如果输入电压高于Vcc, 那么二极管正向偏置,电流从Vin流向Vcc。主要会有两种影响。 第一,它可以给Vcc提供电压;第二, 如果流经二极管的电流很大的话会对芯片造成永久性损坏。 这个电流即为datasheet中给出的“Absolute maximum ratings ”中的最大钳位电流I_IK 这个参数。下面这个例子就是输入到Vcc有二极管的逻辑器件的datasheet中的给出的“Absolute maximum ratings”参数表格:

可以看到输入钳位电流有有两种测试条件,一种是Vi<0, 一种是Vi>Vcc, 其中电流负值代表的是流出电流方向,流入电流为正值。 这种就代表了这个逻辑器件输入端是带有钳位二极管的。 下面这个例子是器件的输入端没有正向钳位二极管的电气参数表格,可以看下二者的差异:

在这个电气参数表格里,我们会发现Iik中缺少Vi>Vcc和正电流值+50mA,只有Vi<0 和-50mA。这说明这个器件是输入端没有集成二极管的.

另外,通过参考输入电压范围Vi也可以来判断是否输入端集成二极管,有二极管的逻辑器件的最大输入电压的范围通常为Vcc~Vcc+0.5, 如果没有二极管的器件的话,最大输入电压一般直接会给出数值,比如上面这个器件,最大输入电压为6.5V,也就是说,不管Vcc的值为多少,输入电压的最大忍受值为6.5V,超过这个值会对器件造成永久性损坏。

还有一种可能的情况,就是当芯片没有供电即Vcc=0的时候, 而输入有电压的情况,这种特性在数据手册中称为“Ioff-Parital Power Down Protection ”特性。 注意这只是针对Vcc=0时的漏电流,不包含Vcc断开或者悬空的情况。

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