有关消耗电流的设计盲点

　　【CMOS标准IC构成的电路，消耗电流偏高】

　　※现象

　　为了使电池能长时间动作，因此采用74HC系列的CMOS标准逻辑IC设计电路，不过实际上电路的消耗电流却比预期值高。

　　※原因分析

　　如图6-1所示1个Package具有复数个电路，由于未使用的电路Input Pin呈开放状，造成开放状的Input Pin受到邻近Pin与噪讯的影响产生误动作。主要原因是CMOS逻辑IC的输入阻抗（Impedance）非常高，加上设计者误认为CMOS逻辑IC的消耗电流很低，当输出由ON变成OFF或是由OFF变成ON时，会因Switching产生极大电流。为了检讨上述推论因此利用图6-2电路作测试，该电路是由74HC00 CMO S逻辑IC所构成，NAND Gate具有四个电路，并由电池提供 Vcc=3.0V的电压，其中一个电路的输入端呈开放状，输出Pin的电压波形 （ch1）是利用插入 Vcc的100Ω电阻的压降 （ch2）特性观测，图6-3是观测波形的结果，由图可知输出Pin （ch1）的Ham出现高频波噪讯重迭形状，此时74HC00 IC内的电流值利用100Ω电阻两端的电压 （ch2） 计算约为40mA，换言之由以上的检测结果可知，Ham对电路具有强大影响，使的电路产生各种变化。

　　※对策

　　为了让未使用的Input Pin电压Level能维持一定Level，因此将Input Pin与GND连接，如此便可解决上述问题。

　　【噪讯混入模拟CMOS逻辑混载电路，耗电量偏高】

　　※现象

　　图7-1是利用电池驱动的感测（Sensor）电路的部分电路图，基本上它是利用OP增幅器（Amplifier）使传感器传来的信号（正弦波）增幅，再用74HC04逻辑IC进行感测信号同步处理，然而实际上该电路却面临噪讯与耗电量偏高的困扰。

　　※原因分析

　　主要原因是设计者误将逻辑IC当作是以临界（Threshold）电压动作的Comparator，如果仔细查阅74HC04 IC的输出特性就可发现，事实上输入电压通过74HC04 IC的临界值附近时会产生Chattering。图7-2是将10kHz正弦波施加于74HC04 In put端时的耗电量特性，图中上半段是耗电量特性的波形，下半段是输出的波形，正弦波的中央附近亦即74HC04 IC的临界值附近，电源电流呈脉冲状（3μs，20mA）增加，而该脉冲状电源电流就是造成耗电量过大与发生噪讯的主要原因，值得一提的是该状态时的74HC04 IC的电源电流平均值为0.6mA。主要原因是设计者误将逻辑IC当作是以临界（Threshold）电压动作的Comparator，如果仔细查阅74HC04 IC的输出特性就可发现，事实上输入电压通过74HC04 IC的临界值附近时会产生Chattering。图7-2是将10kHz正弦波施加于74HC04 In put端时的耗电量特性，图中上半段是耗电量特性的波形，下半段是输出的波形，正弦波的中央附近亦即74HC04 IC的临界值附近，电源电流呈脉冲状（3μs，2 0mA）增加，而该脉冲状电源电流就是造成耗电量过大与发生噪讯的主要原因，值得一提的是该状态时的74HC04 IC的电源电流平均值为0.6mA。

　　※对策

　　模拟信号必需通过Comparator才能输入至74HC04 IC，不过却不可使High或是Low以外的信号流入逻辑电路内。图7-1的电路更换两个OP增幅器（Amplifier）替代品，其中一个使用Comparator，类似如此的设计可能是基于用途上的考虑。在一个封装Package设有两个OP增幅IC，可使用MAX951之类OP增幅器与Comparator合成的标准组件，也可以利用Schmidt Trigger Input组件，不过这类组件具备两种临界（Threshold）电压，因此对要求精密Tinning的场合，必需考虑图7-3的 信号延迟问题。