¿Es realmente una mala idea dejar flotando un pin de entrada de MCU?

Problema:
Dejar un pin configurado como entrada flotante es peligroso simplemente porque no puede estar seguro del estado del pin. Como mencionó, debido a su circuito, su pin a veces estaba BAJO o a veces en tierra de nadie o a veces podía ir a ALTO.

Resultado:
Esencialmente, la entrada flotante definitivamente causará una operación errática del chip o un comportamiento impredecible. Me di cuenta de que algunos chips se congelaron simplemente acercando la mano a la placa (no llevaba una muñequera ESD) o algunos tenían un comportamiento de inicio diferente cada vez que se encendía la placa.

Por qué:
esto sucede simplemente porque si hay ruido externo en ese pin, el pin oscilaría, lo que consumiría energía como las puertas lógicas CMOS consumen energía cuando cambian de estado.

Solución:
la mayoría de los micros en la actualidad también tienen pullups internos, por lo que podría evitar que ocurra este comportamiento. Otra opción sería configurar el pin como salida para que no afecte a los internos.

Es un poco peor que simplemente estar en un estado desconocido o alternar innecesariamente. Los circuitos digitales de hoy en día son en su mayoría de tipo CMOS, con transistores que cambian tanto el lado alto como el bajo; cuando tenemos claros 1 y 0, están apagados o saturados, los dos estados más eficientes para que estén los transistores. Sin embargo, en el medio hay una región de operación lineal; se usa para amplificadores analógicos, pero no es tan eficiente como los extremos, lo que significa que se desperdicia más energía como calor en el transistor. En el peor de los casos, los transistores del lado alto y bajo tienen fugas (porque el pin de hecho no es ni alto ni bajo), y luego pueden combinarse para causar una corriente notable dentro del chip mientras intentan conducir el estado interno tanto alto y bajo, posiblemente haciendo lo mismo con la siguiente puerta en una reacción en cadena. El calor podría convertirse en un problema incluso si la energía no lo es. Las soluciones de IntelliChick aún se aplican.

Para los pines también conectados a ADC, algunos microcontroladores ofrecen la función de desactivar el búfer de entrada digital, para evitar tanto este problema como las fugas que distorsionan la señal.

En la práctica, el principal efecto es un mayor consumo de energía. Si un pin está realmente flotando en lugar de estar conectado a una fuente de voltaje indeterminada, es posible que ocurra una oscilación que, además de aumentar el consumo de energía, puede introducir ruido en otras partes del sistema. Cualquier pin que tenga la capacidad de usarse para una entrada de ADC o comparador tendrá la posibilidad de desconectar el búfer de entrada digital para evitar este problema. (DIDR en AVR, ADCON1/ANSEL en PIC)

En general, es una mala idea dejar el pin de entrada flotando, ya que esto puede causar:

a) Problemas funcionales: estado de entrada desconocido, alternancia (por ejemplo, puede desencadenar una interrupción con ISR indefinido que bloquearía el procesador)

b) Mayor consumo de energía: lo más probable es que la puerta de entrada sea similar al inversor CMOS. Con esta estructura, cuando la entrada está lo suficientemente lejos de cualquiera de los rieles (por ejemplo, a la mitad del suministro), la corriente de cruce significativa fluirá constantemente.

c) Si la corriente de cruce fluirá, el fenómeno conocido como inyección de portador caliente puede reducir la vida útil del dispositivo. La puerta de entrada puede estar diseñada solo para conmutación normal, no para conducción continua, por lo que el dispositivo puede fallar catastróficamente. Sin embargo, tenga en cuenta que se necesitaría colocar el dispositivo en tales condiciones durante muchos cientos de horas a temperatura elevada para que esto suceda.

Tenga en cuenta que a) yb) son problemas reales que probablemente encontrará. En cuanto a c) es menos probable que ocurra un problema, pero ¿por qué correr riesgos?

La entrada alternará entre 0 y 1 en función de cualquier EMI. No estoy seguro de si hará que la entrada falle, pero hará que se use más energía porque las transiciones de 0 a 1 a 0.

Establézcalo en una salida y termine con eso.

Algunos dispositivos CMOS de alta velocidad pueden destruirse si una entrada se deja flotando, pero el problema más común que se observará es un mayor consumo de corriente. En los microcontroladores de la serie PIC, la corriente adicional es del orden de cientos de microamperios por pin flotante. No lo suficiente como para causar daños en el dispositivo, pero lo suficiente como para afectar gravemente la duración de la batería en una aplicación que, de lo contrario, consumiría 5uA. Algunos chips tienen opciones para desactivar una entrada digital; si una entrada está deshabilitada, puede dejarse flotando libremente.