Защита входов ИС

Материал из eeWiki - открытая энциклопедия по электронике
Перейти к: навигация, поиск
Рис. 1

Все (ну, почти все) знают, что нехорошо оставлять "висящими" входы CMOS - микросхем. Неподключенные входы не только генерируют шум от хаотичного переключения но служат причиной потребления большого тока и служат причиной "защелкивания" ИС. Для устранения такой ситуации достаточно между таким входом и цепью земли или питания включить резистор сопротивлением 100К - 1М. На схемах слева это резистор R1.

Ограничитель тока. Imax=1mA

Следующей ступенью защиты является включение последовательно со входом токоограничивающего резистора R2 (Рис.1). Он работает совместно со встроенными в CMOS-элемент защитными диодами. Если ток через диоды не превышает 1-2 мА, то все хорошо. В ответственных применениях резистор R2 заменяется двусторонним ограничителем тока на специальных depletion-mode транзисторах Supertex. Диапазон входного напряжения такого ограничителя достигает 500 вольт в обоих направлениях.

Рис. 2

Если помеха слишком сильна, надо защищать сами диоды. С этой целью параллельно внутренним кремниевым подключают внешние диоды Шоттки V1 и V2 (Рис.2). Так как падение напряжения у них меньше, внутренние диоды отключены. Это уже достаточно бронебойная схема. Для защиты аналоговых цепей применяют диоды BAS116, BAV170, BAV199, BAW156 с низким током утечки.

Рис. 3

Но нет предела совершенству. Еще можно добавить емкость C1 (Рис.3), которая вместе с R2 образует ФНЧ и повышает устойчивость к кратковременным импульсам. Если защищается логический вход, то необходимо применять логику со входным гистерезисом типа 7414, потому что обычная логика не любит заваленных фронтов на входе.

Рис. 4

Если добавочно защитить вход с помощью дросселя и TVS, то теоретически (при правильном выборе номиналов) ваше устройство сможет выдержать прямое попадание молнии. Cхема окончательно защищенного входа как никогда близка к совершенству. За которым паранойя и распад личности.

Рис. 5 - Ограничители напряжения.

Еще один способ состоит в ограничении входного напряжения на выводе ИС, при условии, что это не вносит искажений в обрабатываемый сигнал. ADI и Maxim выпускают интегральные ограничители, основанные на схеме последовательного включения MOSFET-транзисторов, показанного на схеме 5. Такие схемы обладают небольшой утечкой и очень хорошими защитными свойствами при обработке аналоговых сигналов.