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CD4013B: 芯片的静态功耗与手册不符

Part Number:CD4013B

您好,目前我们在对CD4013B的仿真及测试过程中发现,CD4013B芯片的标称静态功耗为<2uA,实测静态功耗(只给电源管脚供电,其他管脚悬空测试)为831uA,为什么会出现这样的差异?测试环境:供电电压12V,常温环境下测试。项目紧急,望早日答复,感谢支持。

         

Amy Luo:

您好,

看截图中测试条件,输入并不是悬空的,您按照上面截图中的测试条件进行测试,电流还这么大吗?

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yi zeng:

Amy您好,

我按照如下应用对芯片功能性能测试无异常,但静态功耗偏高

想排除其他部分电路原因,单独拿出一颗全新的芯片进行测试,仅给芯片电源管脚供电:14脚:接12V电源 ;7脚:接地;其余管脚悬空。

测试结果为831uA,与手册宣称偏差较大。

另外您提到的”截图中测试条件,输入并不是悬空的这一点“,我参考了手册这部分的数据,但需要按照我的实际应用场景来测试,这两个场景存在这么大的静态功耗差异的原因是什么?是否是正常的现象?

感谢您的支持,期待您的答复。

祝好。

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yi zeng:

另外再补充一下,出现这个现象之后考虑通过电源控制来解决静态功耗偏高的问题,仿真电路如下:

实际测试整个电路的静态电流小于100nA,满足设计要求,但电路较为冗杂且按照手册描述,15V条件下,静态电流4uA左右可以满足设计要求,故提此问题,希望能够得到解决,望知悉。

期待您的回复。

祝好。

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Amy Luo:

CD4013B是CMOS输入器件,其输入结构如下截图所示,CMOS输入器件输入端不能悬空,否则的话,输出可能会振荡或有大电流流过而烧毁器件,具体原因如下:

CMOS输入结构是由一个到VCC的p-通道和一个到GND的n-通道组成,如上图所示。低电平输入时,P通道晶体管打开,N通道关闭,导致电流从VCC流动,并将节点拉至高电平。高电平输入时,n通道晶体管打开,P通道关闭,电流流向GND,使节点处于低电平。在这两种情况下,没有电流从VCC流向GND。但是,当从一种状态切换到另一种状态时,或悬空的输入脚耦合了周围的电磁干扰产生不确定输入时,输入会越过阈值区域,导致N通道和P通道同时打开,从而在VCC和GND之间生成电流路径。此电流浪涌不仅会增加功耗而且还可能烧毁器件,具体取决于输入处于阈值区域(0.8 V至2 V)的时间长度。

因此,CMOS输入器件输入端不能悬空,未使用的输入必须保持在VCC或GND 以确保设备正常运行。更多信息见:Implications of Slow or Floating CMOS Inputs

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