最近在調試一塊板卡時，發現了一個奇怪的問題，一款反相器——CD4049出現異常發熱現象。雖然板卡已經做過溫箱老化試驗了，即在60度恒溫條件下最大功率運行24小時，運行還算正常。但是一次偶然的機會，使用熱成像儀測量板卡上的發熱點時，發現這顆CD4049芯片溫度會達到60度，雖然也在工作溫度范圍，但是還是感覺不太正常。一頓操作猛如虎，抄起烙鐵就是干，把芯片拆下來，只連接電源和地引腳，輸入輸出懸空，再測溫度，還是60度。這是為何？
CD4049僅僅連接電源和地管腳，或部分未使用到的輸入管腳懸空，上電，會出現溫度過高現象，但如果使用手指或者示波器探頭碰一下某一個輸入管腳，芯片的溫度又會很快掉下來。
實際上很多問題，都是沒有仔細閱讀DataSheet造成的，我們來看一下CD4049的Datasheet，由于這款芯片非常常用，所以各個半導體廠家都有這款產品，我使用的是TI公司的。CD4049是一片CMOS 6輸入反向緩沖器芯片，單路電源供電，供電范圍-0.5~20v，工作溫度范圍-55~125。
Datasheet下載：
https://wcc-blog.oss-cn-beijing.aliyuncs.com/img/200823/CD4049.pdf
管腳定義，芯片內部有6個反相器，單電源供電，13和16腳沒有連接。
內部原理圖，可以看到是由兩個MOS管構成的反向器，輸入端的兩個箝位二極管可以把過高的輸入電壓箝位二極管在CMOS的輸入電壓值，輸入端還加了限流電阻：
典型應用電路，重點！可以看到，所有未使用到的輸入管腳都直接連接到了地上，而我們實際應用電路中輸入管腳是懸空狀態，我好像已經找到了問題所在。
根據官方典型應用電路，把其他未使用到的輸入管腳飛線連接到地上，上電，再使用測溫儀觀察工作溫度，一點也不熱，問題解決！好了，不說了，又要重新打樣！
從這次問題排查來看，其實就是兩個原因造成的：
沒有仔細閱讀芯片的DataSheet
不知道CMOS器件輸入管腳不能懸空的電路知識
查閱了一些資料，了解到以下幾點知識：
CMOS器件是電壓控制器件，輸入阻抗很大，對干擾信號的捕捉能力很強，所以，不用的管腳不能懸空，要接上拉或下拉電阻，給它一個恒定的電平。懸空時輸入阻抗高，易受外界噪聲干擾，使電路產生誤動作，而且也極易造成柵極感應靜電而擊穿。
在電路設計中，使CMOS器件的輸入端懸空是一種不良的設計習慣，因為CMOS器件是電壓控制，而未被連接的輸入端有靠近CMOS門檻電壓輸入的趨勢，使得芯片內部的三極管作不必要的開關動作，這既增加了噪聲干擾，又耗費了系統的功率。
CMOS器件內部的2個二極管可以把電壓鉗位在CMOS器件輸入電壓值，這2個二極管是高速CMOS器件（74HC系列）靜電保護措施的一部分。
CMOS器件輸入電流非常小，一般是uA級別。
所以，在電路設計時，器件未使用到的管腳處于懸空狀態是一種非常不當的做法。既然知道了CMOS器件輸入管腳不能懸空，那么TTL器件呢？
TTL電路是電流控制器件，CMOS是電壓控制器件。
TTL器件速度快、功耗大，CMOS器件速度慢、功耗低。
TTL門電路輸入端懸空相當于輸入高電平，可以看做是接了一個無窮大的電阻。
TTL電路有集電極開路OC門，MOS管也有和集電極對應的漏極開路的OD門，它的輸出就叫做開漏輸出。
由于日常工作比較雜，偶爾也會和硬件工程師討論硬件電路原理（chui chui niu bi），深知模擬電路的高深莫測。所謂只有0和1的數字器件，在某種意義上也可以認為是模擬器件的兩個極端。所以對于我遇到的這個電路問題的分析和解決，可能沒有代表性，但是如果你遇到了和我類似的問題，不妨試試這種方法吧！
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