¿Qué sucede cuando conecto la resistencia de bajo ohmio a la E / S arduino?

Si hace que la línea de carga diagonal en su figura sea más vertical, se intersectará con valores más altos de \ $ I_S \ $ y \ $ V_ {DS} \ $, por lo que la potencia disipada aumentará.

Comience con una curva de salida real, como esta de un AVR128A (consulte la página 444 de especificación ):

Agreguélalínearojaquecorrespondea100ohmiosde5V,ylaazula250ohmsde5V.Elrojosecruzaalrededorde40mA,yelazulapocomenosde20mA.Ahoracompareesoconlasespecificaciones:

  

elmáximoabsolutocuandoseejecutaa+5vdces40ma,con20maunlímitedeclasificacióndecorrientedetrabajocontinuorecomendado.

Porlotanto,usar100ohmiosescorrectoenelmáximoabsoluto,yenalgunoscasosloexcederá.(Esoesparticularmenteproblemáticosilohacesenvariospines)

PuedecalculardirectamenteunpuntodeoperaciónnormalusandolasespecificacionesdeCC(página414):

A20mA,elpinestáa0,9Vomenos(enfuncionamientoa5V).Esoesmásconservadorquelacurvaenlafigura,porqueasíescomosedefineelniveldesalidalógica.Paraquepuedascalcular:

\$5\rm{V}-0.9\rm{V}=R\veces20\rm{mA}\$

\$R=4.1/.02\sim200\rm{Ohms}\$

Encuantoalapreguntaoriginal"¿Qué sucede cuando conecto la resistencia de bajo ohmio a la E / S de arduino?": Los transistores tienen una capacidad térmica limitada. Cuando la corriente a través de una vez el voltaje a través de ella (es decir, la potencia disipada) excede un límite, el transistor se daña.

En el caso de conducir una carga resistiva conectada a tierra en lugar de a + 5V, los cálculos son similares. La especificación dice que el suministro de 20 mA (el signo menos significa "dejando el pin") puede esperar 4.2 V en el pin, desde donde se puede calcular la resistencia mínima de aproximadamente 210 ohmios. Y la página 443 de esa especificación tiene el gráfico apropiado si quieres hacerlo de esa manera:

Primero, un poco de fondo. Hay un malentendido frecuente sobre qué es la "corriente máxima GPIO". Un pin GPIO digital de un microprocesador no está diseñado para suministrar corriente, está diseñado para suministrar voltajes lógicos. Por lo tanto, las salidas generalmente se especifican y se prueban en algunas condiciones de carga que proporcionan ciertos niveles de voltaje.

Para Arduio (asumo ATmega2560 aquí) los VOLTAJES DE SALIDA se definen como VOL a 20 mA de carga (cuando Vcc = 5 V) y 10 mA de carga (cuando Vcc = 3.3 V)

LaetapadesalidadelcontroladordesilicioenelinteriordelICescomplicadaypuedecontenermuchostransistoresdediferentestamañosconectadosdemanerapush-pullparalela,porloqueesposiblequenoseapliqueunasolacaracterísticadeI-V.Encambio,podemosaveriguarla"impedancia efectiva" del puerto: si un puerto puede reducir la carga a 20 mA a 0.9 V, significa que la impedancia efectiva (Rds (on) del NMOS inferior) es de aproximadamente 0.9 / 0.02 = 45 Ohms.

Por lo tanto, si tiene un tirón de 100 Ohms a un riel de + 5V, la corriente a través del pin podría ser 5 / (100 + 45) = 34 mA. El Vout será de aproximadamente 1.55 V en este pin.

Esta sería la aproximación de primer orden para el silicio y la temperatura del caso más desfavorable, ya que Rds (encendido) probablemente también dependerá del voltaje Vsd, pero debería ser bueno como un número de bola.

Entonces, sí, cuando conecta una carga de 100 pull-up a un LOW de ATMega2560, el pin generará 34 mA de corriente y tendrá solo 1.55 V (a Vcc = 5V), no un nivel lógico de 0.9 V. Tal vez un poco más bajo, por lo general. Sin embargo, el transistor tendrá que disipar unos 53 mW, lo que provocará un sobrecalentamiento del punto y un posible daño al IC. Ahora depende de usted decidir si desea conducir cargas de 100 ohmios con pines Arduino desnudos.

EDITAR: Las curvas de carga P.444 en la hoja de datos de ATmega128A indican que eléctricamente el pin se puede cargar hasta 80-90 mA. Aparentemente, el límite de corriente recomendado de 20 mA es para carga continua. Pero si su pin es operado en pulsos cortos, y la corriente promedio no supera los 20 mA (supongo que se debe a una limitación térmica), se puede justificar el uso de 100 Ohm pull-up.