Maximaler und minimaler Quellen- und Senkenstrom des Mikrocontrollers

Ich verwende den 64-Pin-Mikrocontroller S32K142 .

Ich habe eine Frage zu dieser Tabelle:

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Von welchen Parametern hängen der maximale Sink- und Source-Strom ab?

Die markierte Zeile in der Tabelle besagt, dass, wenn der vom Stift gelieferte Strom 3,5 mA beträgt, die Spannung am Stift 3,3 V-0,8 V = 2,5 V in Bezug auf Masse für eine Versorgungsspannung von 3,3 V beträgt.

Wenn dies der Fall ist, von welchem ​​Parameter hängt der minimale und maximale Quellen- und Senkenstrom eines GPIO ab?

Antworten (3)

Von welchem ​​Parameter hängt der minimale und maximale Quellen- und Senkenstrom eines GPIO ab?

Es hängt vom Ausgangswiderstand des GPIO-Pins ab, der nicht direkt mitgeteilt wird und möglicherweise nicht symmetrisch ist.

Wenn Sie versuchen, mehr als 3,5 mA zu liefern, fällt die Ausgangsspannung darunter ( v D D − 0,8 ) v.

Wenn Sie versuchen, mehr als 3 mA zu senken, steigt die Ausgangsspannung über 0,8 V.

Beide Werte sind angegeben für v D D = 3.3 v.

Bearbeiten : bezüglich der in den Kommentaren gestellten Frage

Es kann sogar im selben uC variieren (Quelle AT89C51AC3-Datenblatt):

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Andere konzentrieren sich möglicherweise mehr auf alle internen Schnittstellen (Quelle ATmega328P-Datenblatt):

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Vielleicht machen sich die Hersteller normalerweise nicht die Mühe, dies in der Dokumentation zu zeigen, weil wir diese Informationen nicht benötigen, um ihre Geräte zu verwenden.

Danke für die Antwort. Ich verstehe es also so, dass an jedem Ausgangspin eine CMOS-Konfiguration vorhanden ist. Wenn wir mehr als 3,5 mA liefern, fällt die Ausgangsspannung unter 2,5 V. Die Ausgangsimpedanz beträgt also 2,5 V / 3,5 mA = 714 Ohm? Und wenn wir 3 mA sinken, wäre die Ausgangsspannung ca. 0,8 V. In diesem Fall beträgt die Ausgangsimpedanz (oder beispielsweise die Eingangsimpedanz bei Senkenstrom) 266 Ohm?
Ja, aber beachten Sie, dass nur der schlimmste Fall gegeben ist und die Widerstände nur modellieren, was wahrscheinlich eine CMOS-Konfiguration ist, wie Sie erwähnt haben.
Danke schön. Aber wie können wir herausfinden, ob die internen Ausgänge CMOS sind? Im Datenblatt wird es nirgends erwähnt
Ich habe auch danach gesucht. Leider konnte ich es auch nicht in dem von Ihnen verlinkten Dokument finden und auch nicht im Referenzhandbuch.
Ja genau. Wissen Sie in diesem Fall, was die anderen Arten von Ausgängen neben den CMOS-Ausgängen sind? Damit ich googeln und lesen kann
@Neuling, der Quellenwiderstand wäre 0,8 V / 3,5 mA, nicht 2,5 V. Die Spezifikation sagt vdd - 0,8 V. Was cmos betrifft - es ist ein cmos-Chip und es wird nicht erwähnt, dass es so etwas wie BiCmos ist
@Kartman, danke für den Kommentar. Aber wie kann der Widerstand für Quelle und Senke unterschiedlich sein? Und wie sagt man, dass der Quellenwiderstand 0,8 V / 3,5 mA anstelle von (Vdd-0,8 V) / 3,5 mA beträgt?
Quelle ist ein Pchan-Mosfet, Senke ist ein Chan-Mosfet. Unabhängig von der Implementierung hat der Hersteller uns Spezifikationen gegeben, die er garantiert. Daran arbeiten wir. Was den Spannungsabfall betrifft, interessiert uns der Abfall über dem Schaltgerät, nicht die absolute Spannung von vss.

Wir sind darüber hinweg. Die GPIO-Quellen- und -Senkenfähigkeit hängt vom Einschaltwiderstand der P- bzw. N-Treiber-FETs ab, ein Thema, das ich und andere bereits in Ihren vorherigen Fragen angesprochen haben. Dieser Parameter, Rds(on), steht nicht im Datenblatt, kann aber von V(oh) und V(ol) bei einem bestimmten Quellen- oder Senkenstrom abgeleitet werden.

Ein anderer Name für diesen Parameter ist Antriebsstärke .

Die Antriebsstärke hängt von zwei Dingen ab:

  • Prozesseigenschaften
  • Physikalische Größe des FET

Die Treiberstärke ist letztendlich eine Aussage über garantierte Rds(on), die die angegebenen V(oh) und V(ol) bei einem bestimmten Quellen- oder Senkenstrom erfüllen.

Warum geben sie es so an, als V(oh) und V(ol) und nicht als Rds(on)?

Wenn der IC hergestellt wird, testen sie die Treiberstärke, indem sie eine bekannte Quellen- oder Senkenstromlast auf den Pin legen und die resultierenden V(oh) und V(ol) messen, wobei nur Teile akzeptiert werden, die „stark“ genug sind, um die Datenblattspezifikation zu erfüllen , plus etwas Marge. Mit anderen Worten, sie verwenden eine funktionale Spezifikation, die die Systemanforderungen erfüllt, um gültige hohe oder niedrige Ausgaben zu machen.

Betrachten Sie es dennoch so, wie es ein Chipdesigner tun würde: Ein FET ist ein Widerstand, der sich in einem von zwei Zuständen befindet: unendlicher Widerstand, wenn er ausgeschaltet ist, oder bei Rds (ein), wenn er eingeschaltet ist. Es ist nicht komplizierter als das. Die Tatsache, dass sich FETs wie schaltbare Widerstände verhalten, ist einer ihrer Vorteile gegenüber Bipolaren: Sie können sie parallel schalten, um den Gesamt-Rds(on) zu reduzieren.

Und einige Mikrocontroller tun genau das und ermöglichen es außerdem, parallele FETs selektiv zu aktivieren , um die Treiberstärke zu ändern. Dies ist hilfreich, um die Verlustleistung und das Schaltrauschen zu reduzieren oder die Antriebsimpedanz an das System anzupassen.

Der Parameter wäre der GPIO-Mosfet auf Widerständen. Aber das sagt dir der Hersteller nicht. Was sie Ihnen sagen, ist das Minimum, das Sie über Temp und VCC erwarten können. Sie können den Einschaltwiderstand über das Ohmsche Gesetz ableiten und dann extrapolieren, welche Spannung Sie bei Ihrem gegebenen Strom erwarten können.

Außerdem kann es thermische, Bonddraht- und Gesamtstrombeschränkungen geben.

Danke für die Antwort. Grundsätzlich wird also empfohlen, den Quellstrom oder den Senkstrom nicht um mehr als 3 mA zu erhöhen?
3,5 mA für Quelle und 3,0 mA für Senke - Ja.
Danke für die Abklärung
'Es hängt davon ab, ob'. Angenommen, ich habe eine LED und einen Widerstand verdrahtet, die 20 mA gezogen haben. Der tatsächliche Spannungsabfall am Port-Pin kann über 1/2 Vcc betragen. Mögliche Negative sind thermisch - dh der Chip wird zu heiß oder bekommt einen heißen Punkt, an dem sich der gpio-Treiber befindet, der die Elektromigration beschleunigt und einen frühen Ausfall des Chips verursacht, oder einfach, wenn Sie den gpio-Status lesen, ist der Logikpegel nicht ganz so, wie Sie es denken liegt am Spannungsabfall. Wenn die Spezifikation eine Senke von 3,5 mA sagt, möchten Sie dies im Allgemeinen nicht zu lange verletzen. Das Ziehen von 40 mA Strom für eine Mikrosekunde wäre wahrscheinlich kein Problem.
Maximaler und minimaler Quellen- und Senkenstrom des Mikrocontrollers
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