Wie empfindlich sind uC-AUSgänge gegen ESD?

Doch, doch.
Hast Du mal ein Foto zu "Bastler läuft über Teppich"? Dann kann man mehr 
dazu sagen.

Man muss mit allem rechnen. Wenn Bösartigkeit als Erklärung nicht in 
Frage kommt, reicht schon Unvermögen.

Jake schrieb:
> ich habe mich immer gefragt, wie gefährdet die Ausgänge eines uC gegen
> ESD sind. Bei den Eingängen ist es mir klar, weil dort eine Ladung
> idealerweise nicht abfließen kann und sich dementsprechend eine hohe
> Spannung aufbaut.

bei den meisten µC sind die Pins ein und Ausgang gleichzeitig.

Und zum Schutz haben sie Schutzdioden die zu hohe Spannungen ableiten. 
Also so empfindlich sind sie auch nicht.

Wenn durch ein ESD-Event die max. Ratings überschritten werden, gibt es 
Probleme. So einfach ist das im Prinzip.
Welche Ströme ein Pin bzw. dessen Schutzstruktur verkraftet, findet sich 
meist in den hinteren Kapiteln der Datenblätter, oder in eigenständigen 
Designdokumenten. Unter NDA sollten auch noch weitere Informationen 
erhältlich sein.

Wenn du versuchst dir einen Überblick über die Thematik zu verschaffen, 
mach dich zuerst einmal über ESD und EMV Normen für System und Chiplevel 
schlau.  Human Body Model (HBM), Machine Model (MM), Charged Device 
Model (CDM),
and IEC 61000-4-2, IEC61132, Transmission Line Pulse (TLP) Testing,... 
sind interessante Schlagworte.

Eine nette Einführung und Links findet man z.B. bei Langer EMV, aber 
auch die Atmel AppNotes AVR042 und AVR040 sind eine nette 
Einstiegslektüre.

und ja, ein IC im Steckbrett lebt durchaus nicht ungefährlich...

Und kriege ich eigentlich irgendwie raus, von welchem Pin die Misere 
ausging? Also habe ich mit z.B. einem Diodentest per Multimeter eine 
Chance, einen ESD-Schaden an einem Pin zu diagnostizieren?

H-G S. schrieb:

> So einen Schlag hatte ich schon lange nicht mehr bekommen :-)

Sicher, dass es der Erdkontakt gewesen ist? =)

Ohje, da müssten doch die Gewährleistungsfälle von Arduino gigantisch 
zahlreich sein!? Kennt jemand Zahlen?

Ja, natürlich. Wenn die Chips so empfindlich sind, dürfte die Rate bei 
10% liegen, wenn nicht noch höher. Aber natürlich haben die das 
eingepreist.

Meinst du nicht, dass die Diagnose jeder einzelnen defekten Platine 
(innerhalb der gesetzlichen Gewährleistung vor Umkehr der Beweislast) 
teuer wäre, als die Produktion einer Ersatzplatine?

Erst geht es um einen einzigen µC, mit dem ein Bastler über den Teppich 
läuft. (Oder etwa ein fliegender Teppich?)
Dann um einen AVR und zuletzt um einen Arduino.

Wer seine Schaltungen so baut, daß Ein- oder Ausgänge eines µC direkt 
nach außen geführt sind, dem sollen die Teile meinetwegen sterben wie 
die Fliegen: das macht man einfach nicht!

Der Arduino war ein Beispiel, als bekanntestes Produkt, wo es genau so 
gemacht ist, wie von dir bemängelt (direkt nach außen geführt). Mich 
interessiert es einfach, wie empfindlich die Teile wirklich sind (als 
Einzelner hätten meine Stichproben wenig Aussagekraft: Deswegen frage 
ich die Masse). Warum hier manche auf Schutzdioden bestehen, warum es 
dann aber hier dann kommerziell anders gemacht wird und wie der 
Hersteller dann trotzdem keine Probleme zu haben scheint. Ist euch diese 
Frage noch nie gekommen?

Jake schrieb:
> Der Arduino war ein Beispiel, als bekanntestes Produkt, wo es genau so
> gemacht ist, wie von dir bemängelt (direkt nach außen geführt).

Ein Arduino ist kein µC; es gibt mehr als einen Arduino; es gibt 
bekanntere Produkte als den Arduino; beim Arduino ist nichts nach außen 
geführt, er ist ein nacktes Board.

Wie bei allen Dingen des Lebens obliegt es dem Anwender, etwas 
Brauchbares daraus zu machen. Allgemeine Fragen lösen kein konkretes 
Problem - auch, wenn es immer wieder probiert wird ;-)

Jake schrieb:
> Hallo,
>
> ich habe mich immer gefragt, wie gefährdet die Ausgänge eines uC gegen
> ESD sind. Bei den Eingängen ist es mir klar, weil dort eine Ladung
> idealerweise nicht abfließen kann und sich dementsprechend eine hohe
> Spannung aufbaut.
> Wie sieht es aber nun bei Ausgängen aus, also wenn diese auf low oder
> high geschaltet sind? Habt ihr Erfahrungen, ob sie eine "normale"
> Bastler-läuft-über-Teppich-und-fasst-dann-den-Pin-an-Entladung
> aushalten?

Eingänge haben Schutzdioden, die hohe Spannung ist also keine Problem, 
aber die Schutzdioden haben oft ein Stromlimit, z.B. 40mA (Atmel).

Wenn du mit 2kV in Form eines geladenen 40pF Kondensators auf einen 
Eingang kommst, steigt die Spannung also schnell bis VCC+0.7V und dann 
fliesst Strom (der die Ladung entlädt), und wenn der 40mA übersteigt, 
darf der Eingahng kaputt gehen.

Kurze Zeit nach RESET sind alle Ausgänge noch Eingänge !

Ist der Pin als Ausgang konfiguriert, ist er über einen MOSFET von ca. 
25 Ohm mit VCC oder GND verbunden. Ab 28mA wird also die Spannung so 
weit steigen, daß auch hier die "Eingangs"-schutzdiode leitet, und ab 
68mA wird sie überlastet.

Der Ausgang ist also nicht so viel robuster als ein Eingang. Aber beide 
sind erheblich robuster als Gates ohne jeden Schutz (BS170).