Jump to content

    
Sign in to follow this  
Leka

Внутренняя защита входов ПЛИС

Recommended Posts

"Clamping diode" не во всех I/O режимах входа можно включить, без этого диода - какой максимальный втекающий ток (от источника тока) допустим? 1мкА, например, допустим? 

Конкретно интересует семейство Cyclone IV/10LP.

Edited by Leka

Share this post


Link to post
Share on other sites

Защита по току, это просто резистор, а не clamping diod.

Диод - это защита от повышенного напряжения на входе. Сабатывает, когда потенциал входа выше питания (или ниже земли) на 0.2-0.7В (зависит от диода). Смысл защиты - не допустить перенапряжения, которое может привести к пробою входных моп-транзисторов. Сам защитный диод имеет предельный ток, который через него можно пропустить в случае срабатывания защиты.

И, если защиту отключить, то важен не ток БП, а только напряжение пробоя на сигнальном входе.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Напряжение пина при выключенном внутреннем диоде и заданном входном токе (от идеального источника тока) зависит от _физической_ структуры I/O ячейки, этих данных в даташитах нет. С другой стороны, у пинов есть защита от статики, поэтому какой-то входной ток м/б безопасен. Вопрос, какой. 1мкА? 10мкА? Но явно не 10мА, тк это максимально допустимый ток включенного диода.

Вытекающий ток входа м/б достаточно большой, единицы мА, проверено практически. А вот по втекающему току данных у меня нет.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Про физическую структуру не понял. На 99.9% эта структура - КМОП. А напряжение на входном пине зависит от того что на него подали, а не из чего он сделан. Далее, защита от статики (ESD) измеряется в киловольтах, а не амперах. На испытаниях на вход подают короткий импульс высокого напряжения (а не тока), и защита от статики должна дать стечь этому заряду на землю. Поэтому вопрос о безопасном входном токе тоже непонятен. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

Вроде разобрался, тут самое подробное нашел: "Hot-Socketing & Power-Sequencing Feature & Testing for Altera Devices". Вроде как безопасно до 300мкА втекающего давать даже в рабочем режиме. "Нot socketing DC" в даташитах приводится (раньше думал, что это только без подачи питания). 

7 minutes ago, Aleх said:

Про физическую структуру не понял

См. документ от Альтеры. В моем случае надо смотреть "hot socketing DC".

11 minutes ago, Aleх said:

короткий импульс высокого напряжения (а не тока)

Нет, замыкают на заряженный конденсатор через определенное сопротивление. Те ограничивают ток и заряд.  

Share this post


Link to post
Share on other sites

Эта дока (hot socketing) говорит о максимальном выходном токе, а не входном.

Испытания на ESD - действительно конденсатор и резистор, но напряжение меряется после резистора. Т.е. характеристика ESD у падаь-напряжение, и измеряется в вольтах (киловольтах), а не в амперах

Share this post


Link to post
Share on other sites
1 minute ago, Aleх said:

Эта дока (hot socketing) говорит о максимальном выходном токе, а не входном.

Именно втекающий ток пина в режиме входа, а не выхода.

The setup for the hot socketing test is shown in Figure 8. The pin being tested is connected to an active driver through a power resistor or current probe. The current through the pin can be calculated from the voltage across the resistor or reading the value from the current probe. Current through the pin will indicate that the pin is driving out. The I/O pins are tri-stated during hot socketing conditions because the device is not yet configured. The circuitry in the I/O pin keeps the pins tri-stated. 

Share this post


Link to post
Share on other sites

От ЭСР там на входе ограничитель с напряжением 4,2 В, поэтому рекомендуемое входное 3,6 В, и оно не зависит от питания. Насколько понятно из темы, интересует ток через этот ограничитель, но в паспорте что-то странное написано — постоянный ток через него 300 мкА, а переменный 8 мА. Наверное, разработчики просто не дали данных писателям, ну и исходя из здравого смысла, никаких токов через цепи защиты быть не должно.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Там дело не в ЭСР - ток течет не постоянно, а импульсами, в моменты подачи питания (на вход, и на внутренюю логику).

Думаю, это просто ток перезаряда внутренних емкостей в паде - они заряжаются внешним током, а далее ток падает до уровня утечки. Другими словами, это просто небольшой короткий импульс в момент коммутации чипа и платы под напряжением, а параметр 300мкА определяет максимальный безопасный ток как для металла разварки пада, так и для зарядки внутреннего конденсатора (не знаю, специально там конденсатор стоит, или просто  паразитная емкость). Т.е. описывается какая то очень частная ситуация, которая к обычной жизни отношения не имеет.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Я думаю:

Это КМОП, выходные транзисторы постоянно подключены к пину, в КМОП структуре есть встречно-параллельные диоды, у тока через эти диоды 2 последствия - 

1 разрушение транзистора(сверх ESD)

2 насыщение и задержка/заваливание фронта

дополнительный "Clamping diode" нужен для защиты от второго.

 

 

2021-04-23_13-03-03.png

Share this post


Link to post
Share on other sites

Провел эксперимент. Пин настроен на вход без clamping диода, питание 3.3В. Меняю напряжение на входе, и смотрю ток пина микроамперметром. До 3.6В ток менее 0.1мкА, потом плавно увеличивается, при 4.2В 1мкА, при 4.5В 2мкА, дальше не стал поднимать напряжение. В общем, до 1мкА предельные режимы (по даташиту) не нарушаются. Можно ли больше с практической точки зрения - непонятно. 

При включенном clamping диоде ток пина быстро увеличивается после 3.3В, десятки мкА при 3.6В.  

Share this post


Link to post
Share on other sites
23 минуты назад, Leka сказал:

до 1мкА предельные режимы (по даташиту) не нарушаются

Просто скажите, чего желаете получить. Предельные режимы во время ЭСР — десятки ампер, в повседневной жизни — десятки миллиампер, в паспорте есть таблица многолетней деградации на эту тему, поэтому микроамперы вообще никто не заметит.

Edited by Plain

Share this post


Link to post
Share on other sites
49 minutes ago, Plain said:

Просто скажите, чего желаете получить.

Простое подключение к источнику медленного внешнего сигнала - через резистор, для этого надо задать допустимый ток входа.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Join the conversation

You can post now and register later. If you have an account, sign in now to post with your account.

Guest
Reply to this topic...

×   Pasted as rich text.   Paste as plain text instead

  Only 75 emoji are allowed.

×   Your link has been automatically embedded.   Display as a link instead

×   Your previous content has been restored.   Clear editor

×   You cannot paste images directly. Upload or insert images from URL.

Sign in to follow this