数字电路设计盲点实例与对策分析

OFweek电子工程网 中字

  【Schmidt Input IC耗电量过高】

  ※现象

  基本上它是使用多颗74HC系列的IC进行Tinning电路测试,不过实际上却发生耗电量过高问题,耗电量过高对电源为3V定格锂离子电池而言,可说是致命性的困扰,然而简讨导线Layout却未发现任何不妥,因而怀疑是IC初期特性不良所造成,然而更换IC后情况并未改善。

  ※原因分析

  主要原因是该电路内设有使用Schmidt Input Gate IC所构成的低频振荡电路(图8-1),因此祇要将该Gate IC拔除,耗电量立即大幅下降。换句话说利用单一的Gate制作振荡电路,如何避免频率与Duty比的变化不会造成问题,成为设计上的重点。由于该振荡电路的复归阻抗为1MΩ,因此即使作短路处理理论上祇能获得3V,3μA的电流,不过经过电路振荡后上述电流会提高近100倍左右。

 

  

 

  ※对策

  为了要验证该振荡电路是造成耗电量增加的推论,因此另外组装电路作测试,该电路使用74HC14与4584 IC,复原阻抗为1MΩ,输入Pin的Tinning电容为0.1μF。表8-1是电源电压变化时的振荡频率变化特性。由于输入Pin的电压非常接近临界(Threshold)电压Level,因此输出反转之前的电流会变大,换句话说以往CMOS低消耗电流的观念,在类似振荡电路等具有模拟要素的电路上未必适用,有鉴于此利用4000号系列标准CMOS临界(Threshold)Input IC4093,取代74HC 132 IC构成的振荡电路,虽然4000号系列标准CMOS逻辑IC的最低动作电压为3V,不过即使该IC的电气特性恶化,电压低于3V也能动作。事实上并非祇有利用临界(Threshold)Input IC构成的振荡电路消耗电流会增加,例如附有大CR时定数的Chartering去除电路,或是将临界(Threshold)Input IC当作无法确定H/L的模拟信号转换成数字信号的Comparator使用时更需注意上述问的题。2~3个Inverter直列并排,再用电阻与电容施加于复归振荡电路,如此一来在振荡的同时就可作模拟性的动作,且74HC系列的IC电流值往往大于预期值。

 

  

 

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