本帖最后由 maychang 于 2014-7-8 20:02 编辑
假定电路板上有数条悬空的导线(蓝色)，如下图。问ABCDEF各线(对大地)电位是多少，我们只能说不知道，或者说各导线电位不定。因为各导线对地存在电容，这个电容的初始状态我们并不知道。
我们只能说，经过充份长的时间以后，各导线电位趋于零。这样说，是因为电路板总要由某种东西支持，最终由大地支持。各导线与大地之间存在非常非常大的电阻，包括电路板的体电阻和电路板的表面电阻，最终各导线上的电荷将会入地。这段时间由导线对地的电容和电路板体电阻及表面电阻决定(与一阶RC电路类似)。
如果电路板上下两条导线分别接到5V电源和电源的“地”，如下图。问中间各导线BCDE对GND电位是多少？仍然是很不确定的，因为BCDE各导线初始状态我们不知道。
经过充份长时间后，如果电路板表面很清洁，电路板体电阻很均匀，没有会影响各导线电位的其它因素，多半B线电位比较接近于5V，而E线比较接近于0V，CD两条线则介于BE之间。
这是纯直流情况，如果考虑交流，而附近有带电物体，则还要考虑各导线对带电物体的电容。
将导线BCDE接到CMOS工艺门电路芯片的输入端，另端仍悬空，如下图。那么现在MOS芯片四个输入端对GND电位是多少？回答仍然是电位不定，只能说，如果电路板表面很清洁，电路板体电阻均匀，经过充份长时间后，多半BC两脚是高电平，DE两脚是低电平。如果电路
板上导线不是这样排列，如果电路板上导线不是这样布置，如果电路板上BCDE各线有绝缘导线引出……结果很可能不是这样。二把刀菜教授照片中，芯片四个输入端就是用绝缘导线引出的。如果四根引出线曾与地线捆绑，则很可能四个输入端均低电平，因为绝缘导线的电阻比芯片内门极和基底之间二氧化硅层的电阻为小。
如果附近有带电物体，例如人手，那么带电物体的移动将通过带电物体与电路板上导线之间的电容影响芯片输入端电位。即使物体或人体未移动，在普通环境中也总会有50Hz工频电场存在，会对MOS工艺芯片悬空的输入端产生影响。前面NE5532版主所说“用手晃一晃”就是这个意思。即使数码管发光没有看出明显变化，用示波器接到芯片各输出端，往往能够看到，人体靠近电路板上各输入端导线时，输出不是连续平稳的直流，而是50Hz矩形波。这是人体上50Hz工频电压对芯片输入端的影响。如果用手握住电路板外引的四根芯片输入线，此现像(芯片输出带50Hz成份)通常会更明显。但若芯片输入端经电阻接电源(5V)或者接地，则人手靠近电路板上导线所产生的影响要小得多，在电阻小于数兆欧时很难看出来人手靠近时芯片输入端时，芯片输出有什么变化(输入端变化在噪声容限之内)。
CMOS门电路芯片往往输入端悬空时，输出均为高电平或者均为低电平。这是因为CMOS门电路芯片每个输入端均有保护电路，如下图。引阎石先生原文：“在74HC系列的CMOS器件中，多采用图3.3.16(a)所示的输入保护电路。图中的D1和D2都是双极型二极管，它们的正向
导通压降Vdf＝0.5～0.7V，反向击穿电压约为30V。由于D2是在输入端的N型扩散电阻区和P型衬底间自然形成的，是一种所谓分布式二极管结构，所以在图3.3.16(a)中用一条虚线和两端的两个二极管表示。这种分布式二极管结构可以通过较大的电流。Rs的阻值一般在1.5～2.5k欧之间。C1和C2分别表示T1和T2的栅极等效电容。”“图3.3.16(b)是另一种常见于4000系列CMOS器件的输入保护电路”
我们看到，不同型号芯片输入端保护电路并不相同。保护二极管D1和D2也不相同。分布式二极管可以通过较大的电流，意味着反偏时电阻较小(结面积大)，所以同一型号芯片的各输入引脚都悬空时，往往表现为同一性质(都被认作低电平或者都被认作高电平)，但不同型号芯片则往往不同。
但某型号CMOS门电路芯片各输入端悬空时都表现为被认作低电平或者都被认作高电平，绝对不能说是“CMOS门电路输入端悬空等效于输入低电平”，更不能证实“科学世界就是这么多镜像关系，就这么丰富多彩”，因为那根本不是什么“镜像关系”。
以其昏昏，使人昭昭，此之谓也。
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