逻辑器件的输入电压Vi是否可以比供电电压Vcc高?

1万 · 2020-2-17 23:29

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
。