Preguntas generales sobre la impedancia, el voltaje y la corriente del pin de entrada y salida de MCU PIC24

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Estoy teniendo un lapso mental. ¡Intente ayudarme a entender algunas cosas básicas relacionadas con los pines del microcontrolador en el nivel de hardware, por favor!

  1. Corríjame si me equivoco ... en el circuito de la Figura 1 (vea la imagen adjunta), TRIGGER conduce a un pin GPIO de un PIC24F configurado como entrada. Cuando el canal MOSFET (P) está cerrado, TRIGGER (es decir, el pin de entrada de MCU) será de +3.3 V. Sin embargo, cuando el canal MOSFET (P) está abierto, el pin de entrada de MCU conectado a TRIGGER estará flotando porque el opuesto El extremo de la resistencia está esencialmente desconectado, ¿correcto? Si este no es el caso, ¿por qué?

  2. ¿Un pin GPIO de un PIC24F configurado como entrada requiere una resistencia limitadora de corriente en serie para no destruir potencialmente el pin de una entrada dada? En otras palabras, ¿es necesario asegurarse de que la impedancia de la señal de entrada se encuentre en un valor conocido para saber la corriente que ingresa al pin?

  3. Dicho esto, ¿qué pasaría si conectara un pin de entrada directamente a una fuente de voltaje de + 3.3V sin resistencia en serie? No pin soplado, ¿verdad? El pin solo tomaría tanta corriente como lo permita la impedancia de entrada (creo), lo que me lleva a preguntar, ¿cuál es la impedancia de entrada de un pin de entrada? El PIC24F puede hundir y generar 18mA de corriente. Lo que estoy tratando de preguntar es: ¿cuál es el propósito de una resistencia limitadora de corriente en serie a un pin de entrada si el pin ya tiene impedancia y solo consume hasta 18 mA? No es como si el + 3.3V se condujera directamente a tierra a través de la MCU (porque el pin tiene impedancia), ¿verdad? Tal vez tengo todo esto mal ...

  4. Pregunta del pin de salida: entiendo el propósito de una resistencia limitadora de corriente en serie que se usa para limitar la corriente a través de un LED, ya que de lo contrario podría esencialmente convertirse en un + V a tierra (la alta corriente a través del LED hace que se sobrecaliente) y romper). Pero si un pin de salida ya tiene alguna impedancia interna que limitaría la corriente de todos modos, ¿por qué una resistencia adicional en serie es lo estándar? El pin solo puede generar hasta 18 mA. Supongo que esto se debe a la impedancia interna del pin. ¿Cómo sería el pin capaz de abastecerse más actual? Obviamente me falta algo ...

  5. Corríjame si me equivoco otra vez ... en el circuito de la Figura 2, cuando el canal MOSFET (P) está abierto, TRIGGER se baja a través de las dos resistencias en serie. Cuando el canal MOSFET (P) está cerrado, TRIGGER verá + 3.3V. No hay flotando, ¿verdad? Además, ¿es necesaria la resistencia en serie con TRIGGER (1 kOhm)? ¿O puedo conectar TRIGGER directamente al drenaje antes de la resistencia de bajada (esencialmente directamente a + 3.3V)? Esto se relaciona con mi pregunta anterior sobre las resistencias de la serie con pines de entrada ...

Estas preguntas simples y básicas me han estado mordiendo durante un tiempo.

    
pregunta The_Ders

2 respuestas

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  1. Así que no estoy muy seguro de seguir esta primera pregunta aquí, pero lo intentaré: si Vin = 3.3V (es decir, su mosfet de canal P no conecta la fuente y el drenaje), entonces "TRIGGER" será esencialmente desconectado, sí. Esto supone que "TRIGGER" está conectado a una fuente de alta impedancia, como un pin de entrada en un microcontrolador estándar. Como una nota rápida "esencialmente desconectado" significa que hay un umbral de alta impedancia para atravesar la unión de fuente-drenaje, pero no es infinito. Si Vin = 0V (es decir, la fuente y el drenaje están conectados), entonces el disparador estará cerca (pero ligeramente menor que) 3.3V

  2. Entonces, un pin de entrada en un PIC24F es de alta impedancia. Esto significa que se comportará como una resistencia con aproximadamente 1MΩ de resistencia a tierra. Si verifica la sección "Características eléctricas" en la subsección "Características de CC: Especificaciones de entrada de los pines de E / S" en la hoja de datos del chip que está utilizando, debe encontrar una tabla que le proporcione la "Corriente de fuga de entrada". Usando el dsPIC33FJ256GP710A como ejemplo (era una hoja de datos que tenía en mi máquina), muestra de 0 a 3.5 μA como la corriente de fuga dentro o fuera de un pin dentro de los límites de esos pines.

    Entonces, como nota, también verá que en la sección "Características eléctricas" en la subsección "Clasificación máxima absoluta", habrá una lista que dice algo al efecto de "Voltaje en cualquier pin que no esté 5V tolerante con respecto a VSS (4) .... -0.3V a (VDD + 0.3V) ". Esto le indica que no puede poner más de ~ 3.6V en ningún pin sin dañar el pin. Esto no significa que debe colocar una resistencia limitadora de corriente delante del pin de entrada, esto significa que debe colocar un divisor de voltaje delante del pin de entrada para limitar el voltaje máximo a menos de VDD + 0.3V.

    Para vincular esto con la pregunta # 1: esto significa que cuando un pin de entrada digital está conectado a una fuente de salida de alta impedancia como la Fig. 1, verá valores de entrada oscilantes (1 y 0 al azar) en función de cuándo. El pequeño drenaje elimina o agrega suficientes electrones para saltar de un estado digital a otro. Esto se llama una entrada flotante

  3. Así que acabo de responder esta pregunta en la anterior, pero debo decirle que la "corriente de salida máxima" no está limitada internamente. Entonces, aunque el PIC24F puede "solo emitir 18mA", esto significa que si conecta un pin de salida que está alto directamente a tierra, ¡emitirá mucho más de 18mA antes de que se queme! El 18mA es el máximo que puede emitir de manera segura sin sobrecalentar / dañar el chip. Esto es cierto tanto para el abastecimiento como para el hundimiento, no hay ningún fusible que lo detenga a los 18 mA, solo el humo azul mágico.

    Solo para reiterar: puede conectar de forma segura cualquier voltaje a un pin de entrada digital dentro de su rango (-0.3V a VDD + 0.3V para el dsPIC33F). No soplaría el pin para conectarlo directamente a + 3.3V, ni soplaría el pin para conectarlo directamente a tierra.

  4. Simplemente respondí esto en # 3, pero nuevamente, no es la impedancia de salida del pin lo que limita esto ... O, más precisamente, es la impedancia de salida, pero limitará la fusión actual.

  5. Y sí, puede eliminar de forma segura la resistencia de 1 kΩ de la Fig. 2 sin dañar su PIC.

respondido por el Kit Scuzz
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Y la versión TL; DR (más un poco).

1) Sí. Cuando "off" el pin está flotando. (Algunas MPU tienen una resistencia interna de subida / bajada que puede configurar, para hacer un nivel seguro en el pin)

2) No. Mientras la tensión del pin de entrada se encuentre entre los rieles de alimentación, no se necesita resistencia y prácticamente no hay corriente.

3) Sin pin soplado. El pin solo generará corriente de fuente / sumidero si lo configura como una salida. Así que si está conectado a 3.3V, no hagas eso. Y si lo haces, no generes 0 en él ...

4) Mantenga la resistencia en la unidad de LED. Lea la letra pequeña: 18ma está garantizada pero es posible que obtenga 60ma. Además, la resistencia disipa la energía fuera del paquete de la CPU. Conduzca suficientes LED directamente desde la CPU y se calentará bastante.

5) Puedes perder la resistencia 1K.

    
respondido por el Brian Drummond

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