Apa yang khas resistensi pada output MCU?

8

Dalam kasus saya, saya menggunakan mikrokontroler PIC24F dan dsPIC33F, tetapi di mana resistensi on-state dari port IO untuk PIC yang dinyatakan dalam lembar data? Saya tidak dapat menemukannya di mana pun. Dan bagaimana ini berlaku untuk prosesor lain - PIC 16F / 12F, PIC32, MSP430, AVR, dll.

Alasan saya bertanya ini adalah karena saya merancang sirkuit sensitif yang mengubah rentang input ADC dengan meninggalkan resistor 10k mengambang atau membumi. Jika resistance pada berada di 100-an ohm, ini akan memperkenalkan 1% atau lebih istilah kesalahan.

microcontroller resistance Thomas O
sumber
3
Mengapa downvote ... Saya pikir itu adalah pertanyaan yang masuk akal?
Thomas O
Karena jawabannya sudah jelas?
Leon Heller
@Leon Mengapa saya mengajukan pertanyaan yang jelas? Yang saya tahu itu bisa disebut sesuatu yang lain, seperti "impedansi keluaran", bukan "pada resistensi."
Thomas O
Bagaimana dengan jawaban saya? Apakah ini membantu?
Leon Heller
@Leon, ada baiknya menjelaskan mengapa itu tidak ditentukan, tetapi lihat komentar saya.
Thomas O

Jawaban:

10

Jawaban singkat:
Dengan asumsi "regular cmos" nilai struktur driver IO dari resistansi keluaran dapat diperkirakan secara tidak langsung. Sebagian besar DS menyediakan data untuk "karakteristik IO DC" dari mana Anda dapat menghitung parameter ini. Sebagian besar waktu berikut diberikan:
a) Tegangan suplai (Vcc)
b) Arus beban (Iload)
c) Tegangan jatuh @ arus beban (Vdrop)

Resistan statis lurus ke depan Vdrop / Iload

Misalnya PIC24F pada tabel 26-10 untuk Vcc = 2V dan Vdrop = 0.4V, pabrikan menentukan Iload = 3.5mA (kasus terburuk). Ini memberi ~ 114 Ohm. Perhatikan bahwa peningkatan tegangan suplai ke 3.6V akan meningkatkan Iload ke 6.5mA pada penurunan tegangan yang sama ~ ~ 62 Ohm.

Jawaban panjang :
I. Pertama-tama orang perlu memeriksa apakah sebenarnya berurusan dengan "struktur IOS CMOS biasa" yang harus serupa dengan yang berikut:
Driver output CMOS

Sayangnya produsen UC jarang memberikan info ini (disediakan jika Anda berurusan dengan gerbang diskrit - seperti keluarga 74HC). Namun saya akan mengklaim ini adalah struktur yang paling umum dan ada tanda-tanda jika itu benar-benar digunakan (lebih lanjut tentang ini nanti).

II Jika di atas benar, kita dapat mengamati bahwa pada resistance sebenarnya "pada resistance" dari NMOS. Dalam hal ini VGS akan sama dengan tegangan suplai, VDS tegangan Vdrop dan ID arus Iload.

Sekarang yang tersisa adalah menentukan apakah data yang disediakan di pabrikan DS berasal dari wilayah linier atau dari wilayah saturasi. Jika data dari DS Are dari wilayah linier, "resistensi statis" yang dihitung pada titik sangat pertama adalah perkiraan yang cukup baik dan juga berlaku untuk arus yang jauh lebih kecil. Jika data berasal dari daerah saturasi, resistansi yang dihitung akan terlalu pesimistis untuk arus yang lebih kecil.

Di atas diilustrasikan oleh karakteristik ini dari Wikipedia. Juga seluruh artikel tentang MOSFET patut diperiksa.

Ketika VGS> Vth dan VDS <VGS - VTH transistor berada di wilayah linier. Asumsi yang cukup aman bahwa untuk teknologi CMOS di mana uC diproduksi, Vth ada di antara 0,5V - 1,5V volt. Jadi dengan mempertimbangkan contoh PIC24F sebelumnya, orang dapat menyimpulkan dengan probabilitas yang baik bahwa NMOS berada di wilayah linier -> VGS (2V)> VTH (~ 1.5V) dan VDS (0.4) <VGS (2V) -VTH (1.5V).

Catatan: perangkat MOS bahkan dalam apa yang disebut "wilayah linier" adalah non linier. Jadi kualitas perkiraan dengan perangkat linier (resistor) akan tergantung pada titik di mana perkiraan itu diambil (titik operasi). Dalam contoh di atas perkiraan diambil pada arus yang cukup besar sehingga tidak akan sangat akurat pada arus yang sangat rendah (sebenarnya itu menetapkan batas atas untuk resistensi).

AKU AKU AKU. Jadi apa tanda-tanda bahwa Anda berurusan dengan sirkuit IOS CMOS biasa?
a) Jika Anda beruntung - akan ada skema tahap output setara dalam DS
b) Jika Anda beruntung - seperti dalam kasus MSP430G2231 pada halaman 20, seseorang akan menemukan karakteristik Vdrop versus iload yang sangat mirip dengan ID NMOS versus karakteristik VDS. Dan sebagai nilai tambah dari karakteristik ini orang langsung mendapatkan "resistensi statis" dan mengetahui apakah data yang diberikan oleh produsen berasal dari daerah linier atau saturasi.
c) Dalam kasus lain, seseorang dapat bertaruh bahwa ini adalah suatu kasus. Peluang Anda untuk kenaikan taruhan yang benar jika data menunjukkan bahwa mengemudi saat ini naik secara signifikan dengan meningkatnya tegangan suplai.

mazurnifikasi
sumber
@ Thomas O - bahkan dalam resistansi linier / triode CMOS cukup banyak tidak linier sehingga dengan metode perhitungan di atas masih ada "sisi pesimis" untuk beban arus yang sangat kecil
mazurnifikasi
Ketika Anda mengatakan pesimistis, apakah maksud Anda bahwa perlawanan diperkirakan lebih tinggi dari nilai sebenarnya?
Thomas O
@ Thomas O - ya - pada arus yang sangat kecil ini bisa menjadi perbedaan yang signifikan
mazurnifikasi
Anda menjawab pertanyaan dengan cara mereka seharusnya dijawab. Saya memberikan jawaban cepat untuk membantu pengguna tetapi tidak punya waktu untuk menempatkan banyak waktu ke dalamnya, atau keahlian Anda. Terima kasih.
Kortuk
2

Itu mungkin tidak ditentukan karena jangkauan yang sangat luas dan variabilitas dengan hal-hal seperti tegangan dan beban suplai.

Untuk sesuatu yang kritis seperti itu saya akan menggunakan saklar analog. Mereka memiliki resistansi rendah yang didefinisikan dengan baik. Anda mungkin dapat menggunakan MOSFET sebagai saklar, jika Anda kekurangan ruangan.

Leon Heller
sumber
Sayangnya, resistor 0603 adalah tentang batas saya dalam hal komponen. Saya sudah menggunakan analog analog dalam desain saya, tapi itu untuk menghasilkan grafis tampilan layar. Ini memiliki ketahanan 2,5 ohm. Teknologi ini mirip (CMOS), yang membuat saya bertanya-tanya mengapa MCU tidak memiliki resistensi yang dinyatakan; mungkinkah karena alasan biaya atau hasil?
Thomas O
Saya akan menemukan cara untuk menambahkannya, saya tidak berpikir Anda memiliki pilihan lain! Itu yang akan dilakukan kebanyakan orang.
Leon Heller
1

Output CMOS tipikal tidak akan memiliki nilai "resistansi" terukur tunggal - melainkan akan berperilaku sebagai sesuatu yang menyerupai sumber arus konstan / tenggelam secara seri dengan resistor, dengan resistor lain secara paralel. Lebih akurat, itu akan berperilaku sebagai kombinasi paralel dari sekelompok sumber arus yang berbeda / tenggelam dengan resistor seri yang berbeda. Pembuat perangkat biasanya akan menyediakan beberapa grafik yang menyatakan tegangan output pada tingkat arus keluaran yang berbeda, tetapi saya belum pernah melihat yang menentukan bahwa perangkat akan benar-benar memenuhi perilaku grafik dengan tingkat akurasi tertentu. Di sisi lain, produsen perangkat akan sering menentukan voltase yang dijamin untuk output yang ringan. Jika arus yang ditarik oleh resistor 10K Anda tidak melebihi nilai yang tercantum untuk spesifikasi itu,

supercat
sumber
Saya tidak berpikir deskripsi Anda tentang operasi transistor MOSFET sudah benar. Setiap kombinasi elemen linier (sumber dan resistor saat ini) tidak akan memberikan perilaku non linier, yang diperlukan untuk menggambarkan transistor.
mazurnifikasi
Namun perlu dicatat bahwa orang sering melakukan "trik" linearisasi transistor untuk membuat perhitungan lebih mudah. Memberi asumsi bahwa rds asli pada pertanyaan masuk akal dan memberikan parameter yang bermakna.
mazurnifikasi
@mazurnification: Sumber arus dengan voltase kepatuhan terbatas adalah perangkat non-linear. Saya pikir itu cukup jelas bahwa tegangan kepatuhan setiap sumber arus konstan akan terbatas pada VDD.
supercat