As entradas não conectadas podem aquecer um IC?

Estou usando um ATF16V8 PLD para uma lógica simples de cola. Ao testá-lo em uma placa de prototipagem, notei que ele fica quente ao toque quase imediatamente. Eu verifiquei que nenhuma saída estava em curto-circuito, mas também sabia que muitas entradas foram deixadas desconectadas.

O ATF16V8 é um circuito CMOS e eu li que as entradas flutuantes podem ser um problema com essa tecnologia, diferente do TTL. Esta poderia ser a causa da produção de calor e por quê?

Sim, os circuitos CMOS podem esquentar quando há entradas flutuantes. Você deve sempre conectar pinos de entrada CMOS não utilizados a uma tensão definida, geralmente GND ou Vdd, a menos que a folha de dados indique o contrário (consulte também o final desta resposta e a resposta de Michael ). Se um pino puder ser configurado como entrada ou saída e você não tiver certeza de qual será, poderá colocar um resistor entre o pino e o GND / Vdd.

Se você deixar os pinos desconectados, é dito que eles "flutuam" e têm uma tensão não especificada. Essa tensão pode ser causada por indução nos cabos da embalagem, correntes de vazamento dentro ou fora da embalagem, descarga estática etc. O ponto principal é que você não conhece a tensão nas portas dos transistores de entrada aos quais o pino está conectado ( sinal A no inversor CMOS abaixo).

Na pior das hipóteses, essa tensão indefinida estará entre "alta" e "baixa", de modo que os dois transistores sejam condutores ao mesmo tempo. Assim, uma corrente alta (vários 10-100 mA) flui através dos transistores de Vdd para GND (Vss), gerando calor e possivelmente destruindo o chip.

Alguns CIs possuem circuitos especiais nos pinos de entrada para impedir que isso aconteça. Esse circuito geralmente é chamado de portador ou detentor de ônibus , mas também pode ser encontrado sob outros nomes, como pad-keeper (processadores iMX). É essencialmente um buffer (dois inversores em série) e um resistor grande conectado ao pino de entrada. Isso garante que o pino de entrada seja sempre conduzido para alto ou baixo quando nada mais estiver sendo conduzido.

Fontes de imagem: Wikimedia, domínio público.

Não neste caso. Para citar a folha de dados :

Todos os membros da família ATF16V8B (QL) têm resistores de entrada e de entrada / saída internos. Portanto, sempre que entradas ou E / S não estiverem sendo conduzidas externamente, elas flutuam para o VCC. Isso garante que todas as entradas da matriz lógica estejam em estados conhecidos. Esses são pull-ups ativos relativamente fracos que podem ser facilmente controlados por drivers compatíveis com TTL (consulte os diagramas de entrada e E / S abaixo).

O diagrama mostra um resistor pull-up "> 50kΩ". Portanto, a menos que você tenha fios muito longos combinados com emissões eletrônicas muito fortes, duvido muito que isso possa causar alternância indesejada.

Outros dispositivos podem ter aumentado o consumo de energia com pinos flutuantes, mas duvido que seja suficiente para torná-lo perceptivelmente quente.

Para citar, por exemplo, uma nota de aplicação do microcontrolador EFM32:

Todos os pinos não conectados no EFM32 devem ser configurados com as configurações GPIO-> P [x] .MODEL / MODEH para 0 (Desativado). Nesta configuração, o gatilho de entrada schmitt e o driver de saída são desativados. Se a entrada estiver ativada (acionador de schmitt ativado), as entradas flutuantes poderão levar à alternância frequente do acionador de schmitt e ao aumento do consumo de energia.

Pergunta diz

aquece ao toque quase imediatamente

em circunstâncias normais, isso não deve acontecer. Vamos examinar a folha de dados do GAL16V8, pois contém algumas informações úteis:

A Lattice Semiconductor recomenda que todas as entradas não utilizadas e pinos de E / S de três estados sejam conectados a outra entrada ativa, Vcc ou Terra. Isso tenderá a melhorar a imunidade a ruídos e a reduzir a Icc do dispositivo.

Ele afirma que entradas e E / S com três estados devem ser conectadas a algum lugar, incluindo os trilhos de energia. Como os PLDs são dispositivos configuráveis, é possível configurar o pino como entrada, E / S ou como saída.

Caso você conecte o pino ao aterramento ou ao trilho de energia, e o pino parecer ter uma saída ativa porque, se configurado, haverá vazamento excessivo de corrente e o dispositivo começará a aquecer.

Eu já tinha esse caso (descobri quando me pediram para solucionar o superaquecimento do PLD), o dispositivo GAL não fritava, mas estava aquecendo muito. Pode ser o seu caso também. Você deve verificar a configuração do PLD e garantir que os pinos de saída não estejam conectados aos trilhos de energia e a outros pinos de saída.