如何避免常见的逻辑电路设计问题

工程师每天会面对大量的逻辑器件，但是最终为系统选择一款“好用又不贵”的器件可真不是一件容易的事儿。这也是一项很耗时的任务：仔细检查使用说明书和数据表，向现场工程师询问部件的运行情况，在设计中使用了这款器件之后，还要处理设计问题。

在这篇博文中，我将回答几个与逻辑器件相关的常见问题，希望能使你轻松找到开始进行调试的位置。

Q：我能让输入大于V_cc吗？

A：这视情况而定。目前的器件能够很好地处理过冲和下冲；然而，为了获得高于V_cc的恒定电压，器件在结构上必须能够处理高于V_cc的电压。数据表通常指定了器件是否能够耐受过压，而这也是器件在处理较高输入的能力方面的直接指标。可以看一看数据表上输入电压额定值的电气技术规格，如果规定的内容类似于V_in= V_cc +0.5V，那么就表示输入上有一个到V_cc的二极管。施加任何高于V_cc的电压会使这个二极管正向偏置，而这对于器件是不安全的。这也意味着你不能将高于V_cc的电压施加到输入端上。

Q：在器件断电时，它能够安全处理更高的输入和输出电压吗？

A：这个问题与第一个问题部分相关。如果这个部件没有上面提到的到V_cc,的二极管，那么请在数据表中查看I_off参数；这表明器件在断电时，能够处理输入和/或输出上的电压。通常情况下，如图1所示，此器件在大约0.6V时关断，并在V_cc大约为0.5V时进入I_off 模式。I_off技术规格还表明在I_off模式下，有多少电流进入器件的输入/输出端。这个I_off 保护电路使你能够绕过电气技术规格上的V_cc + 0.5V输入条件，但这只在V_cc断电时有效。对于任何高于0V的V_cc，针对大于V_cc的输入，二极管被正向偏置。

图1：针对SN74CB3Q3384A总线开关的I_off曲线图。

Q：为什么我的器件的流耗要高于正常流耗？

A：请检查相对于V_cc的输入电压。如下方的图2所示，对于CMOS（互补金属氧化物半导体）部件，在电压大约为V_cc的一半时，I_cc 的流耗最高。

图2：CMOS的典型V_in与Icc之间的关系图

较高的电流也会使器件开始变热；如果在散热片设计方面不注意的话，会对器件造成损坏，或者降低系统的可靠性。你还可以使用电平转换器来使V_cc 与输入兼容，来避免这些问题。

我希望这份简短的问答内容能够在你下次进行逻辑电路设计时有所帮助。请在下方留言，让我们知道文中的内容是否有用，如果你想让我介绍一下逻辑电路设计期间遇到的任何其它常见问题，或者你对模拟接线（Analog Wire）博客内的其它主题感兴趣的话，也请告诉我们。

其它资源

• 阅读使用说明书，“理解和解释标准逻辑数据表。”
• 学习“如何选择逻辑电路”
• 查看这篇与“慢速或空接CMOS输入的含义”相关的白皮书。
• 访问TI E2E™ 社区逻辑论坛，向TI逻辑产品团队和同行工程师寻求更多问题的答案。

审核编辑：符乾江