ฉันสังเกตเห็นว่าในบอร์ดการประเมินทั้งหมดของฉันที่ฉันมีถึงจุดนี้ในเวลา ไฟ LED ทั้งหมดเชื่อมต่อกันในระดับที่ต่ำไปยังพอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ ฉันเข้าใจว่าจากมุมมองด้านความปลอดภัยจะดีกว่าถ้ามี RESET ที่ต่ำและเช่นนั้น แต่ทำไมไฟ LED?
ฉันสังเกตเห็นว่าในบอร์ดการประเมินทั้งหมดของฉันที่ฉันมีถึงจุดนี้ในเวลา ไฟ LED ทั้งหมดเชื่อมต่อกันในระดับที่ต่ำไปยังพอร์ตไมโครคอนโทรลเลอร์ ฉันเข้าใจว่าจากมุมมองด้านความปลอดภัยจะดีกว่าถ้ามี RESET ที่ต่ำและเช่นนั้น แต่ทำไมไฟ LED?
คำตอบ:
ยังคงเป็นกรณีที่หมุด MCU I / O มักจะมีแหล่งจ่ายกระแสที่อ่อนแอกว่าการจ่ายกระแสไฟ
ในเอาต์พุต CMOS MCU ทั่วไปเมื่อพวกเขาขับ LOW พวกเขาจะเปิด N-channel MOSFET; และเมื่อพวกเขาขับ HIGH พวกเขาก็เปิด MOSFET P-channel (พวกเขาไม่เคยเปิดทั้งสองอย่างในเวลาเดียวกัน!) เนื่องจากความแตกต่างของความคล่องตัวที่ใช้สำหรับ N-channel กับ P-channel (ประมาณ 2 ถึง 3 เท่า) จึงใช้ความพยายามเป็นพิเศษในการสร้าง P- อุปกรณ์ของช่องแสดง "คุณภาพ" ที่คล้ายกันเป็นสวิตช์ บางคนก็ใช้ความพยายามพิเศษนั้น บางคนทำไม่ได้ ถ้าไม่ความสามารถในการจม (N-channel) หรือกระแส (P-channel) ปัจจุบันจะแตกต่างกัน
พวกเขาบางคนเกือบจะสมมาตรเพราะพวกเขาสามารถมาเกือบเท่าที่พวกเขาจะจม (ซึ่งหมายความว่าพวกเขากำลังดีเท่าสวิตช์ลงสู่พื้นราวกับเป็นสวิตช์ไปยังรางจ่ายไฟ) แต่ถึงแม้จะพยายามแก้ไขปัญหาเป็นพิเศษมีปัญหาอื่น ๆ ที่ทำให้ไม่น่าเป็นไปได้ที่อุปกรณ์ทั้งสองจะคล้ายกันอย่างสมบูรณ์และ มันยังคงเป็นกรณีที่ด้านการจัดหายังคงอ่อนแออย่างน้อย
แต่ในการวิเคราะห์ขั้นสุดท้ายเป็นความคิดที่ดีที่จะดูแผ่นข้อมูลเพื่อดู นี่คือตัวอย่างจาก PIC12F519 (หนึ่งในชิ้นส่วนที่ถูกที่สุดจาก Microchip ที่ยังมีพื้นที่เก็บข้อมูลภายในที่ไม่ลบเลือนได้เขียนได้สำหรับข้อมูล)
แผนภูมินี้แสดงแรงดันเอาต์พุต LOW (แกนตั้ง) เทียบกับ LOW Sinking ปัจจุบัน (แกนนอน) เมื่อ CPU ใช้ :
แผนภูมินี้แสดงให้เห็นถึงแรงดันขาออกสูง (แกนแนวตั้ง) และกระแสสูงสุดจากการจัดหา (แกนแนวนอน) รวมถึงเมื่อ CPU ใช้ :
คุณสามารถเห็นได้อย่างง่ายดายว่าพวกเขาไม่สนใจที่จะแสดงความสามารถในการจมแบบเดียวกันกับการจัดหาความสามารถในปัจจุบัน
หากต้องการอ่านให้เลือกกระแสที่มีขนาดใกล้เคียงกันบนแผนภูมิทั้งสอง (ยากมากใช่ไหม) ลองเลือกในแผนภูมิแรกและบน อันที่สอง. (ใกล้ที่สุดเท่าที่เราจะทำได้) คุณจะเห็นว่า PIC12F519 โดยปกติจะลดลงประมาณในอันแรกแนะนำความต้านทานภายในประมาณ46 ในทำนองเดียวกันคุณจะเห็นว่า PICF519 โดยปกติแล้วจะลดลงประมาณในแผนภูมิที่สองแนะนำการต้านทานภายในที่ประมาณ. ไม่คล้ายกันมาก (หมายเหตุ: ฉันดึงข้อมูลจากเส้นโค้งเป็นเวลา )
ดังนั้นถ้าคุณออกแบบ MCU นี้เป็นวงจรที่คุณต้องการขับLEDที่ประมาณคุณจะวางสายอย่างไร เป็นที่ชัดเจนว่าคุณจะต้องพิจารณา LOW เป็น ON เนื่องจากเป็นวิธีเดียวที่แผ่นข้อมูลบอกว่าคุณอาจประสบความสำเร็จได้เลยโดยไม่ต้องใช้ทรานซิสเตอร์ภายนอกเพื่อเพิ่มความสอดคล้องในปัจจุบันของเอาต์พุต
[คุณอาจจะทราบว่าการคำนวณข้างต้นที่กระแสการจมใกล้เคียงกับกระแสการจัดหาปรากฏขึ้นเพื่อแสดงค่าความต้านทานสองค่าที่มีค่าประมาณสามค่าจากกัน (ประมาณ vs ) นี่อาจเป็น ไม่เหมือนกันกับความแตกต่างของการเคลื่อนไหวที่ฉันพูดถึงตั้งแต่แรกว่าระหว่าง P-channel และ N-channel mosfets]
เป็นเรื่องปกติพอสมควร (แม้ว่าจะไม่เหมือนที่เคยเป็นมา) ไมโครคอนโทรลเลอร์ขาออกสามารถจมกระแสในสถานะที่ต่ำกว่าที่พวกเขาสามารถกำเนิดในสถานะที่สูงได้ เป็นผลให้นักออกแบบคุ้นเคยกับการใส่ LED หรือสิ่งอื่นใดที่ต้องการกระแสสูง (สำหรับพินไมโครคอนโทรลเลอร์) ระหว่างกำลังไฟและเข็มแทนที่จะอยู่ระหว่างกราวด์และพิน เมื่อไมโครมีความสามารถในการกำเนิด / ซิงก์แบบสมมาตรก็ไม่จำเป็น แต่ก็ไม่เป็นอันตรายเช่นกัน
ตัวอย่างเช่นนี่คือตัวอย่างข้อมูลจากแผ่นข้อมูล PIC 16F1459 (เป็นส่วนหนึ่งของการผลิตล่าสุดที่สำคัญและแน่นอน):
หมายเหตุวิธีกระแสสำหรับเอาท์พุทแรงดันไฟฟ้าต่ำกรณีที่มีความสูงกว่าที่แรงดันเดียวกันกว่าสำหรับเอาท์พุทแรงดันสูงกรณี และกระแสซิงค์จะถูกระบุสำหรับการเพิ่มขึ้น 600 mV ในขณะที่กระแสต้นทางสำหรับการลดลง 700 mV สรุปแล้วไมโครนี้มีไดร์เวอร์ด้านล่างที่แข็งแกร่งกว่าบนพิน I / O ปกติ
ไมโครสโคปรุ่นใหม่จำนวนมากมีความสมมาตรโดยเฉพาะอย่างยิ่งที่ไม่มีความสามารถในการรับ / ส่งข้อมูลในตอนแรก
เมื่อ LED ต้องการกระแสมากกว่าเอาท์พุทดิจิตอลสามารถจัดการได้หรืออย่างน้อยก็มากกว่าที่คุณต้องการที่จะให้มันจัดการคุณต้องใช้ทรานซิสเตอร์ภายนอก สวิตช์ด้านข้างต่ำเป็นทางเลือกที่เป็นธรรมชาติและเรียบง่าย LED จะเชื่อมต่อระหว่างพลังงานและทรานซิสเตอร์นี้
โดยการใช้การออกแบบแบบเลื่อนลงมันเป็นไปได้ที่จะเปลี่ยนอุปกรณ์ (เช่น LED) ด้วยแหล่งจ่ายไฟ 5V ใช้ไมโครคอนโทรลเลอร์1.8V แต่ 5Vตัวต้านทานที่ไม่มีส่วนประกอบภายนอกใด ๆ
เมื่อพิน (กำหนดค่าแบบ open-drain) ไม่ถูกดึงลงมันจะลอยเนื่องจากไม่มีกระแสไฟฟ้าถูกดึงแรงดันไฟฟ้าจะลอยไปที่แรงดันไฟจ่ายของไฟ led เพื่อ 5V นี่เป็นสิ่งที่โอเคสำหรับบางคน แต่ไม่ใช่ไมโครโวลต์ต่ำทั้งหมด
วิธีนี้คุณสามารถเรียกใช้ไฟ LED จากสายจ่ายโดยตรงและใช้ตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าสำหรับไมโคร นี่เป็นวิธีเดียวที่จะใช้เช่น ไฟ LED สีน้ำเงินบนไมโคร 1.8v โดยไม่ต้องเพิ่มส่วนประกอบเพิ่มเติม
ตัวอย่างเช่นพินของซีรีย์ NXP LPC81xM นั้นทนทานต่อไฟได้ 5 โวลต์เมื่อใช้พลังงานจากไมโครแม้ที่ระดับ 1.8 โวลต์
เพราะmosfet ท่อระบายน้ำแบบเปิดโดยทั่วไปจะจมกระแสมากกว่าแรงกดและบางครั้งก็ทนต่อช่วงแรงดันไฟฟ้าที่กว้างขึ้น การใช้ LED ที่มีท่อระบายน้ำเปิดใช้งานได้เฉพาะกับการกำหนดค่าที่ใช้งานต่ำ ขึ้นอยู่กับไมโครแม้ว่าบางคนเป็นเพียงการผลักดึง