¿Por qué se invierten los LED en la mayoría de los diseños integrados?

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Me di cuenta de que en todos mis paneles de evaluación tenía hasta este momento. Todos los LED se conectaron en activo bajo al puerto del microcontrolador. Entiendo que, desde un punto de vista de seguridad, es mejor tener líneas activas de RESET baja y tal. Pero ¿por qué los LEDs?

    
pregunta anyone 23.05.2017 - 18:04

4 respuestas

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Sigue siendo el caso de que los pines de E / S de MCU a menudo tengan una corriente de fuente de alimentación más débil que la corriente de hundimiento.

En una salida CMOS MCU típica, cuando conducen BAJO, encienden un MOSFET de canal N; y cuando conducen ALTO, activan un MOSFET de canal P. (¡Nunca los encienden a los dos al mismo tiempo!) Debido a las diferencias en movilidad que se aplican para el canal N versus el canal P (aproximadamente un factor de diferencia de 2 a 3), se requiere un esfuerzo adicional para que el P- dispositivo de canal exhibe similar "calidad" como un interruptor. Algunos van a ese esfuerzo extra. Algunos no lo hacen. De lo contrario, la capacidad de hundir (canal N) o fuente (canal P) será diferente.

Algunos de ellos son casi simétricos, en el sentido de que pueden obtener casi todo lo que pueden hundir. (Lo que simplemente significa que son tan buenos como para cambiar a tierra, ya que son un interruptor para el riel de la fuente de alimentación). Pero incluso cuando se intenta un problema adicional, hay otros problemas que hacen que sea poco probable que los dos dispositivos sean completamente similares. por lo general, todavía es el caso de que el lado del aprovisionamiento es todavía un poco más débil.

Pero en el análisis final, siempre es una buena idea ir a ver la hoja de datos para ver. Aquí hay un ejemplo del PIC12F519 (una de las partes más baratas de Microchip que aún incluye algún almacenamiento interno no volátil y de escritura para datos)

Este gráfico muestra la tensión de salida BAJA (eje vertical) frente a la corriente de hundimiento BAJA (eje horizontal), cuando la CPU está usando \ $ V_ {CC} = 3 \: \ textrm {V} \ $:

EstegráficomuestraelvoltajedesalidaALTO(ejevertical)frentealacorrientedefuenteALTA(ejehorizontal),tambiéncuandolaCPUestáusando\$V_{CC}=3\:\textrm{V}\$:

Puede ver fácilmente que ni siquiera se molestan en intentar mostrar las mismas capacidades actuales de hundimiento frente a fuente.

Para leerlos, escoja una corriente de magnitud similar en ambos gráficos (muy difícil, ¿no es así?) Seleccionemos \ $ 5 \: \ textrm {mA} \ $ en el primer gráfico y \ $ 4 \: \ textrm {mA} \ $ en el segundo. (Acerca de lo más cerca que podamos obtener). Puede ver que el PICF519 soltará aproximadamente \ $ 230 \: \ textrm {mV} \ $ en la primera, sugiriendo una resistencia interna de aproximadamente \ $ R_ {LOW} = \ frac {230 \: \ textrm {mV}} {5 \: \ textrm {mA}} \ approx 46 \: \ Omega \ $. De manera similar, puede ver que el PICF519 generalmente caerá alrededor de \ $ 600 \: \ textrm {mV} \ $ en el segundo gráfico, lo que sugiere una resistencia interna de aproximadamente \ $ R_ {ALTA} = \ frac {600 \: \ textrm { mV}} {4 \: \ textrm {mA}} \ approx 150 \: \ Omega \ $. No es muy similar. (NOTA: He extraído datos de las curvas para \ $ 25 ^ \ circ \ textrm {C} \ $.)

Entonces, si estuvieras diseñando este MCU en particular en un circuito en el que quisieras conducir directamente un \ $ 2 \: \ textrm {V} \ $ LED en aproximadamente \ $ 10 \: \ textrm {mA} \ $, de la misma manera youou ¿lo envías? Está claro que tendrá que considerar BAJO como ENCENDIDO, ya que esa es la única forma en que la hoja de datos dice que podría tener éxito, en absoluto, sin la necesidad de un transistor externo para aumentar el cumplimiento actual de la salida.

[También puede tomar nota de que los cálculos anteriores en las corrientes cercanas de hundimiento frente a fuentes parecen mostrar dos valores de resistencia que son aproximadamente un factor de tres entre sí (aproximadamente \ $ 50 \: \ Omega \ $ vs \ $ 150 \: \ Omega \ $.) Esto probablemente no sea una coincidencia con las diferencias en movilidad que mencioné al principio, que entre mosfets de canal P y canal N.]

    
respondido por el jonk 23.05.2017 - 18:59
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Es bastante común (aunque no tan común como solía ser) que los pines de salida del microcontrolador pueden acumular más corriente en el estado bajo de lo que pueden generar en el estado alto. Como resultado, los diseñadores se acostumbraron a colocar LED, o cualquier otra cosa que necesite una corriente alta (para un pin del microcontrolador) entre la potencia y el pin, en lugar de entre la tierra y el pin. Cuando el micro tiene capacidad simétrica de fuente / sumidero, esto no es necesario, pero tampoco hace daño.

Por ejemplo, aquí hay un fragmento de la hoja de datos de PIC 16F1459 (una parte de producción razonablemente reciente y ciertamente principal):

Observe cómo las corrientes para el caso de Salida de bajo voltaje son más altas con el mismo voltaje de alimentación que para el caso de Salida de alto voltaje . Y, las corrientes de sumidero se especifican para un aumento de 600 mV, mientras que las corrientes de origen para una caída de 700 mV. En general, este micro tiene controladores laterales bajos sustancialmente más fuertes en sus pines de E / S normales.

Muchos micros más nuevos son simétricos, en primer lugar, aparentemente, aquellos que no tienen mucha capacidad de fuente / sumidero.

Cuando el LED requiere más corriente de lo que una salida digital puede manejar, o al menos más de lo que usted quiere permitir que maneje, necesita usar un transistor externo. Un interruptor lateral bajo es la opción natural y simple. El LED se conecta entre la alimentación y este transistor.

    
respondido por el Olin Lathrop 23.05.2017 - 18:29
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Al usar un diseño desplegable es posible cambiar un dispositivo (por ejemplo, un LED) con un suministro de 5V, usando un microcontrolador de 1.8V pero 5V tolerante sin ningún componente externo.

Cuando el pin (desconexión abierta) no se tira hacia abajo, está flotando, ya que no se consume corriente, la tensión flotará hasta la tensión de alimentación del led, hasta 5V. Esto está bien para algunos, pero no para todos los micros de bajo voltaje.

De esta manera, puede ejecutar los leds directamente desde una línea de suministro y usar un convertidor de voltaje de corriente más baja para el micro. Esta es la única forma de usar por ejemplo. Leds azules en un micro de 1.8v sin agregar más componentes.

Por ejemplo, los pines de la serie NXP LPC81xM son tolerantes a 5v cuando se alimenta el micro, incluso a 1.8v

Conjunto de datos de NXP LPC81xM

    
respondido por el Pelle 24.05.2017 - 13:17
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Debido a que los mosfets de drenaje abierto generalmente consumen más corriente que el empuje y, a veces, incluso toleran un rango de voltaje más amplio. El uso de un LED con drenaje abierto solo funciona con una configuración baja activa. Depende de la micro, aunque algunos son sólo empujar.

    
respondido por el laptop2d 23.05.2017 - 20:42

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