Чому світлодіоди на більшості вбудованих конструкцій перевернуті?

Я помітив, що на всіх моїх комісіях з оцінювання, які я мав до цього моменту. Усі світлодіодні індикатори були активно підключені до порту мікроконтролера. Я розумію, що з точки зору безпеки краще мати активні низькі лінії RESET тощо. Але чому світлодіоди?

Це все ще буває так, що штифти вводу / виводу MCU часто мають слабший струм приводу джерела, ніж струм занурення.

У типовому виході CMOS MCU, коли вони працюють низько, вони включають N-канальний MOSFET; а коли вони їдуть ВИСОКО, вони включають P-канал MOSFET. (Вони ніколи не включають обох одночасно!) Через різницю в мобільності, яка застосовується для N-каналу проти P-каналу (приблизно в коефіцієнт від 2 до 3 різниці), потрібні додаткові зусилля, щоб зробити P- Пристрій каналу демонструє подібну "якість", як комутатор. Деякі докладають до цього додаткових зусиль. Деякі ні. Якщо ні, то можливість потоку (N-канал) або джерела (P-канал) буде різною.

Деякі з них майже симетричні, тому що вони можуть джерело майже стільки, скільки можуть потонути. (Що просто означає, що вони настільки ж хороші для переходу на землю, як і перемикання на рейку електроживлення.) Але навіть при спробі виникнення додаткових проблем виникають інші проблеми, які роблять малоймовірним, що два пристрої будуть повністю схожими і як правило, так буває, що сторона джерела все ще хоча б дещо слабша.

Але підсумковий аналіз завжди корисний для того, щоб переглянути його. Ось приклад з PIC12F519 (однієї з найдешевших частин Microchip, яка все ще включає деякий внутрішній, записуваний енергонезалежний накопичувач даних.)

Ця діаграма показує низьку вихідну напругу (вертикальна вісь) проти низького потоку струму (горизонтальна вісь), коли ЦП використовує $V_{CC}=3\:\textrm{V}$ :

Ця діаграма показує високу вихідну напругу (вертикальна вісь) проти високого джерела струму (горизонтальна вісь), також коли ЦП використовує $V_{CC}=3\:\textrm{V}$ :

Ви легко бачите, що вони навіть не турбуються, намагаючись показати ті ж самі поточні та поточні можливості.

Щоб прочитати їх, виберіть струм, який має однакову величину на обох діаграмах (дуже складно, чи не так?) Виберемо $5\:\textrm{mA}$ на першому графіку і$4\:\textrm{mA}$$230\:\textrm{mV}$$R_{LOW}=\frac{230\:\textrm{mV}}{5\:\textrm{mA}}\approx 46\:\Omega$$600\:\textrm{mV}$$R_{HIGH}=\frac{600\:\textrm{mV}}{4\:\textrm{mA}}\approx 150\:\Omega$$25^\circ\textrm{C}$

$2\:\textrm{V}$$10\:\textrm{mA}$

$50\:\Omega$$150\:\Omega$

Досить часто (хоча і не так часто, як це було раніше), що вихідні штифти мікроконтролерів можуть занурювати більше струму в низькому стані, ніж вони можуть джерелом у високому стані. Як результат, дизайнери звикли ставити світлодіоди або що-небудь інше, що потребує високого (для штифта мікроконтролера) струму між потужністю та штифтом, а не між землею та штифтом. Якщо мікрофон має симетричні можливості джерела / мийки, це не обов'язково, але також не шкодить.

Наприклад, ось фрагмент із специфікації даних PIC 16F1459 (досить недавня і, безумовно, основна виробнича частина):

Зверніть увагу, наскільки струми для виходу низької напруги вищі при тій же напрузі живлення, ніж для випадку виходу високої напруги . А струми мийки задаються для підйому 600 мВ, тоді як джерела струму - для падіння 700 мВ. Загалом, цей мікрофон має значно сильніші драйвери з низькою стороною на своїх регулярних штифтах вводу / виводу.

Багато нових мікросхем є симетричними, мабуть, особливо такі, які мають не першочергові можливості джерела / мийки.

Коли світлодіоду потрібно більше струму, ніж цифровий вихід може працювати, або, принаймні, більше, ніж ви хочете, щоб він міг керувати, вам потрібно використовувати зовнішній транзистор. Низький бічний вимикач - природний і простий вибір. Потім світлодіод підключається між живленням і цим транзистором.

Використовуючи конструкцію, що випадає, можна перемикати пристрій (наприклад, світлодіод) з джерелом живлення 5 В, використовуючи 1,8 В толерантний мікроконтролер але 5 В без зовнішніх компонентів.

Якщо штифт (налаштований на відкритий злив) не збивається, він плаває, оскільки не подається струм, напруга буде плисти до напруги живлення світлодіода, таким чином, до 5В. Для деяких, але не всіх мікронапруг низької напруги це нормально.

Таким чином ви можете запустити світлодіоди безпосередньо від лінії живлення та використовувати нижній перетворювач напруги струму для мікрофона. Це єдиний спосіб використання, наприклад. синій світлодіодний мікрофон 1,8 В, не додаючи більше компонентів.

Наприклад, штифти серії NXP LPC81xM мають 5В толерантності, коли мікро-живлення працює, навіть при 1,8 В

Набір даних NXP LPC81xM

Оскільки відкриті зливні мотоблоки, як правило, занурюють більше струму, ніж натискання, а іноді навіть переносять більш широкий діапазон напруги. Використання світлодіода з відкритим зливом працює лише з активною низькою конфігурацією. Хоча це залежить від мікрофотографії, деякі - лише натискання.