Xmega, output pin to capacitor Опции

[zombi]

Какую максимальную ёмкость можно подключить к выходному цифровому пину иксмеги?
Есть ли ограничение? и если есть то какое и почему?

[V_G]

Нет ограничений, ничего не погорит. Рассчитываете сами, исходя из выходного тока пина и потребной скорости переключения.

[prottoss]

Нет ограничений, ничего не погорит

Я бы не был так категоричен. В момент заряда емкость для выходного транзистора будет как КЗ на линию питания (VCC или GND в зависимости от подключения). Выход же имеет максимально допустимый ток, который должен быть выше тока заряда конденсатора. В противном случае выходной транзистор "пина" может выйти из строя.

исходя из выходного тока пина

Нв "пине" нет стабилизатора тока, по этому выходной ток "пина" определяется током нагрузки - конденсатора. При К.З, что эквивалентно разряженному конденсатору, выходной ток будет стремится к бесконечности. Следовательно, если ток заряда конденсатора превысит максимально возможный ток "пина", выходной транзистор сгорит.

[zombi]

При К.З, что эквивалентно разряженному конденсатору, выходной ток будет стремится к бесконечности.

Как посчитать ток заряда конденсатора 0.1 мкф подключённого между пином мк и землёй при формировании на выводе мк 3V?

Подключил керамику 0.1 мкф , ничего не горит всё работает как надо, а как долго проработает ???

А если 10 мкф подключить? сгорит? а если 100 мкф? и т.д. ?

Начиная с какой величины ёмкости следует опасаться за жизнь мк???

[V_G]

в "пине" нет стабилизатора тока, по этому выходной ток "пина" определяется током нагрузки - конденсатора.

Это если моделировать на очень плохой программе.
Реально там стоит выходной каскад на полевиках. Любой полевой транзистор является в некотором роде генератором тока. Плюс к тому, полевики имеют т.н. "термостабильную точку", когда выходной ток падает с ростом температуры, потому кристалл не может саморазогреться.
Реально надо искать по даташиту допустимые импульсные нагрузки по выходу, но исходя из принципов работы полевиков, проблем при кратковременном КЗ через конденсатор быть не должно.

Из собственной практики, многократно замыкал ноги мег и ихмег, ни одну пожечь не удалось.

[prottoss]

Подключил керамику 0.1 мкф , ничего не горит всё работает как надо, а как долго проработает ???

Дак Вы на тысяче контроллеров попробуйте - будет Вам статистика.

Начиная с какой величины ёмкости следует опасаться за жизнь мк???

Я думаю, что нужно вот тут почитать:
http://www.physbook.ru/index.php/%D0%A1%D0...A%D0%B0_10/16.4
Потом увязать с временем нарастания лог. 1 в МК, плюс почитать даташит на конкретную применяемую серию конденсаторов.

...исходя из принципов работы полевиков, проблем при кратковременном КЗ через конденсатор быть не должно.

Т.е Вы считаете, что, если подать напряжение на сток-исток, без нагрузочного резистора, а на затвор отпирающее напряжение, то полевику худо не будет?

Какую максимальную ёмкость можно подключить к выходному цифровому пину иксмеги?

А зачем вообще Вам это нужно?

[zombi]

Дак Вы на тысяче контроллеров попробуйте - будет Вам статистика.

На паре сотен всё нормально. Думаете на тысяче начнутся проблемы?

А зачем вообще Вам это нужно?

Не нужно оно мне.
В изделии ошибочно поставлен 0.1 мкф (должен быть по питанию а попал на ...) на некий ультра низкочастотный сигнал разрешения.
Наличие/отсутсвие этого конденсатора не влияет на работу всего изделия.
Вот я и думаю нужно ли его убирать? или нет? насколько опасно его наличие для иксмеги?

[V_G]

Т.е Вы считаете, что, если подать напряжение на сток-исток, без нагрузочного резистора, а на затвор отпирающее напряжение, то полевику худо не будет?

Если это обычный полевик (не берем во внимание экзотические мощные СВЧ приборы), то не будет, в довольно широких пределах напряжений на затворе и стоке. Думаю, разработчики микроконтроллеров также постарались. чтобы их продукция была устойчивой к подобным стрессам.
По полевикам можно попробовать посимулировать в ADS или воркбенчах, если очень заботит этот вопрос.

[prottoss]

В изделии ошибочно поставлен 0.1 мкф (должен быть по питанию а попал на ...) на некий ультра низкочастотный сигнал

Я думаю, что ничего страшного не будет. Только будет фронты затягивать.

Думаю, разработчики микроконтроллеров также постарались. чтобы их продукция была устойчивой к подобным стрессам.

Интересно, зачем тогда в документации на любой МК указывается максимальный нагрузочный ток на вывод, на порт в целом, и на МК тоже. По Вашим словам можно коротить выводы МК на землю или на шину питания и не переживать за здоровье МК... Жесть.

[V_G]

Еще раз посмотрите тему топика. Речь о подключении конденсатора к пину и о кратковременных КЗ на землю и шину питания. Можно не переживать, если это не порт целиком, и если время КЗ измеряется единицами секунд (максимум). Больше - нужно как следует промоделировать, а потом тоже не переживать (при удачном исходе моделирования).

ЗЫ. Я не за то, чтобы идти поперек даташитов везде, где только можно.
Но я за то, чтобы немножко разбираться в теории смежных областей знаний при использовании микроконтроллеров в экзотических и нестандартных ситуациях.

[zombi]

Я думаю, что ничего страшного не будет. Только будет фронты затягивать.

Пускай затягивает на здоровье
Ультра низкая частота это максимум 2-3 переключения в сутки.

[ArtemKAD]

Интересно, зачем тогда в документации на любой МК указывается максимальный нагрузочный ток на вывод, на порт в целом, и на МК тоже. По Вашим словам можно коротить выводы МК на землю или на шину питания и не переживать за здоровье МК... Жесть.

1) Дают максимальный ПОСТОЯННЫЙ ток через ножку - независимо это вход или выход. Т.е. 12В через резистор на ногу МК так-же не должен выходить за эту границу.
2) Если посмотреть типовые нагрузочные характеристики, то можно обнаружить, что при некотором напряжении питания выходные порты физически(даже если их замкнуть на землю или Vcc) не способны создать ток превшающий постоянный максимальный (к примеру моя любимая Мега48 при 3В при 25градусах больше 30мА не отдаст при ее 40мА на ногу максимальных).

[prottoss]

1) Дают максимальный ПОСТОЯННЫЙ ток через ножку - независимо это вход или выход. Т.е. 12В через резистор на ногу МК так-же не должен выходить за эту границу.

1.Порты XMEGA не толерантны к напряжению более чем Vсс+0.5 вольт.
2. Интересно, как же они дают ток то??? Там вроед нет токовых стабилизаторов. Вот тут можно примерно ознакомится с технологией CMOS - http://ru.wikipedia.org/wiki/%D0%9A%D0%9C%D0%9E%D0%9F.
И, хотя в XMEGA не совсем CMOS а LVCMOS, все таки принцип один и тот же.

2) Если посмотреть типовые нагрузочные характеристики, то можно обнаружить, что при некотором напряжении питания выходные порты физически(даже если их замкнуть на землю или Vcc) не способны создать ток превшающий постоянный максимальный (к примеру моя любимая Мега48 при 3В при 25градусах больше 30мА не отдаст при ее 40мА на ногу максимальных).

Угумс. Значит для того чтобы ничего в МК не сгорело нужно выдерживать некоторую температуру и напряжение. Ну и еще иметь бубен, чтобы злых духов отгонять

[ArtemKAD]

1.Порты XMEGA не толерантны к напряжению более чем Vсс+0.5 вольт.

Если не превысите максимальный ток, там напряжение выше Vсс+0.5 вольт и не будет.

Значит для того чтобы ничего в МК не сгорело нужно выдерживать некоторую температуру и напряжение.

Нет, надо всего лишь внимательно документацию читать и не превышать параметры описанные в разделе "Absolute Maximum Ratings". Как Вы это сделаете - внешними цепями или внутренними особенностями камня - не сильно важно.

[prottoss]

Если не превысите максимальный ток, там напряжение выше Vсс+0.5 вольт и не будет.

Будет. Как раз если выходной транзистор закрыт (тока нет) то на стоке как раз и будет все напряжение, приложенное к нагрузке. А вот чем выше ток, тем меньшее напряжение будет на стоке.

[V_G]

Как раз если выходной транзистор закрыт (тока нет) то на стоке как раз и будет все напряжение, приложенное к нагрузке.

Кто-то отменил защитные диоды? Или их отключают при конфигурировании пина на вывод, дабы облегчить пробой транзисторов?

[prottoss]

Кто-то отменил защитные диоды? Или их отключают при конфигурировании пина на вывод, дабы облегчить пробой транзисторов?

Никто не отменял. Но тогда зачем пишут, толерантен вывод к напряжению, бОльшему, чем напряжение питания МК или нет? Опять же, чему равно обратное напряжение пробоя защитного диода???

[V_G]

Я в xmegах не встречал упоминания о толерантности к высоким напряжениям.
Защитных диодов, скорее всего, два: на питание и на землю. Потому напряжение пробоя диода неважно.

[prottoss]

Я в xmegах не встречал упоминания о толерантности к высоким напряжениям.
Защитных диодов, скорее всего, два: на питание и на землю. Потому напряжение пробоя диода неважно.

Нет конечно, там толерантности и в помине нет. Диода два наверняка. Но ArtemKAD утверждает, что можно, через резистор, подать на пин МК больше. Я же утверждаю обратное.
Еще человек говорит что можно пин замыкать хоть на землю, хоть на напряжение питания и пину ничего не будет... Вы просто ветку почитайте сначала.

[RomanRom]

1) Дают максимальный ПОСТОЯННЫЙ ток через ножку - независимо это вход или выход.

Утверждение спорное. Максимальный постоянный ток через вывод МК указывают только для ВЫХОДА, причем как вытекающего тока (лог.1), так и втекающего тока (лог.0). Максимальный ток по входу имеет совсем другие параметры. Он определяется допустимым током через защитные диоды и обычно составляет несколько миллиампер.

Теперь о конденсаторе 0,1 мкФ. Если бы это было 1000-2000 пФ, то не страшно, в "фирменных" изделиях ставят и ничего. Если бы это было 1 мкФ и более, то по-хорошему пришлось бы вводить ограничительный резистор. А вот 0,1 мкФ, с моей точки зрения, - где-то на грани при 5-вольтовом питании, но при 3-вольтовом питании в верхней зоне допустимости для современных КМОП.

Точного расчета допустимой емкости нагрузки врядли удастся найти, поскольку неизвестны точные параметры полевых транзисторов внутри МК в конкретной серии микросхем, изготовленных по технологии конкретной фирмы Atmel. Пробиваться выход МК будет не током (при подключении 1000 пФ ток на короткое время тоже будет больше, чем максимальный по даташиту), а энергией, то есть произведением тока на время воздействия, точнее его интегралом.

[ArtemKAD]

Утверждение спорное. Максимальный постоянный ток через вывод МК указывают только для ВЫХОДА, причем как вытекающего тока (лог.1), так и втекающего тока (лог.0).

Параметр в доке = "DC Current per I/O Pin" - не ток через выход (I/O Pin Output), а именно через просто I/O ногу.

Точного расчета допустимой емкости нагрузки врядли удастся найти, поскольку неизвестны точные параметры полевых транзисторов внутри МК в конкретной серии микросхем, изготовленных по технологии конкретной фирмы Atmel.

Зачем гадать? Берете доку и рассматриваете "I/O Pin Output Voltage vs. Sink Current" и "I/O Pin Output Voltage vs. Source Current".

[dimka76]

У полевика есть еще сопротивление открытого канала.
А также есть такой параметр как импульсный ток стока, который может раз в 10 превышать постоянный.

В документации на микроконтроллеры таких параметров не приводят и поэтому здесь пожно опираться только на статистику отказов.
Хотя приводять зависимоть выходного напряжения логической единицы (нуля) от тока через ножку.

Через резистор, если правильно выбрать его номинал, на вход контроллера можно хоть мегавольт подать, лишь бы ток защитного диода не превысить.

Про толерантность в высоким логическим уровням. Если вход не толерантен, то на его входе стоит защитный диод на плюс питания и если напрямую подать
напряжения выше питания, то диод откроется и будет КЗ. Если вход толерантен, то верхнего диода нет или вместо него какая-то более сложная защита от перенапряжения по входу и поэтому КЗ не происходит.

При невысоких частотан и нетолерантных входах вполне допустимо на вход подавать повышенное напряжение через резистор.

[RomanRom]

Параметр в доке = "DC Current per I/O Pin" - не ток через выход (I/O Pin Output), а именно через просто I/O ногу.

Я думаю, что вы в данном месте неверно трактуете обозначение I/O, принятое в даташитах Atmel (и не только). В предельных параметрах даны две строчки: DC Current per I/O Pin и ниже DC Current VCC and GND Pins. То есть I/O относится к линиям портов ИНФОРМАЦИОННЫХ сигналов, а VCC, GND (AREF) - к СИЛОВЫМ цепям.

В PIC-контроллерах в даташитах также пишут I/O pin, но в отличие от Atmel, четко указывают два предельных параметра:
Output clamp current 20 мА (ток через защитный диод)
Maximum output current sunk by any I/O pin 25 мА (ток через любой информационный пин)

Если не убедил, то давайте посчитаем на пальцах. Для Xmega указан допустимый ток через одну линию порта 20 мА, а в ATmega точно такой же параметр имеет значение 40 мА. Согласитесь, что защитные диоды в Xmega и ATmega выполнены по одной технологии, поэтому иметь разный допустимый ток они не могут.

[ArtemKAD]

Согласитесь, что защитные диоды в Xmega и ATmega выполнены по одной технологии, поэтому иметь разный допустимый ток они не могут.

Кто Вам сказал, что по одной? Сравните хотя-бы максимальные питающие напряжения. Пониженное максимально питание xMega это явный признак того, что она сделана по более мелким проектным нормам, а значит и максимальные токи через более мелкие диоды соответственно меньше.

[V_G]

Пониженное максимально питание xMega это явный признак того, что она сделана по более мелким проектным нормам, а значит и максимальные токи через более мелкие диоды соответственно меньше.

Не факт, токи могут отличаться в любую сторону, которую замыслили разработчики. Другая технология - это да, но не про токи.

[RomanRom]

Кто Вам сказал, что по одной? Сравните хотя-бы максимальные питающие напряжения. Пониженное максимально питание xMega это явный признак того, что она сделана по более мелким проектным нормам, а значит и максимальные токи через более мелкие диоды соответственно меньше.

Очень не хотелось продолжать дискуссию, но придется (надеюсь, в последний раз), поскольку эту ветку читают разные люди и некоторые из них могут сгоряча начать эксперименты по пропусканию тока в 40 мА через защитные диоды по входу... Максимум - это 1-2 мА и то не часто, в идеале только в аварийных ситуациях.

Приведу еще один аргумент. Число 20 мА, как максимум тока через защитные диоды КМОП-структур, фигурирует в стандарте JEDEC (лениво искать ссылку). Стандарт относится и к микросхемам логики, и к микроконтроллерам, и к ПЛИС. Неужели фирма Atmel будет выпускать свою продукцию вразрез международным рекомендациям?

Фирма Microchip в своих даташитах как раз и указывает предельный потолок JEDEC 20 мА, правда, нигде не рассказывает, при каких условиях проводились испытания (длительность воздействия неизвестна, а это очень принципиально). Складывается впечатление, что у разработчиков PIC-контроллеров сидят умные маркетологи.

У меня лично больше доверия вызывают документы фирмы STMicroelectronics. Например, в даташитах на МК STM8, STM32 указаны два параметра: "Injected current on any pin +-5 мА" и тут же "Total injected current (sum of all I/O and control pins) +-25 мА". Ток инжекции и есть предельный ток через защитные диоды, причем через один вывод не больше 5 мА, а через несколько выводов всей микросхемы не больше 25 мА (иначе возможен пробой из-за "тиристорного эффекта"). Вот таким цифрам и методике я верю, здесь явно поработали инженеры-электронщики, а не маркетологи.

[ArtemKAD]

Очень не хотелось продолжать дискуссию, но придется (надеюсь, в последний раз), поскольку эту ветку читают разные люди и некоторые из них могут сгоряча начать эксперименты по пропусканию тока в 40 мА через защитные диоды по входу... Максимум - это 1-2 мА и то не часто, в идеале только в аварийных ситуациях.

Ну что-ж тогда сделаю я эксперимент - благо системка с xMega128A3 на столе. Через 1кОм вход без защит подключен к 16В через милиамперметр. Ток 13мА. Почему уже за пол часа не сгорает?

[RomanRom]

Ну что-ж тогда сделаю я эксперимент - благо системка с xMega128A3 на столе. Через 1кОм вход без защит подключен к 16В через милиамперметр. Ток 13мА. Почему уже за пол часа не сгорает?

Обратите внимание на слова из предыдущего поста ...ВОЗМОЖЕН пробой... "Тиристорный" эффект не подчиняется строгим формулам типа "такой-то ток и сразу сгорел", специалисты относят его к вероятностным процессам и описывают статистическими приближениями.

Если вы хотите, чтобы ваша аппаратура работала долго и счастливо, причем на любой партии микросхем - это одно. Если вы хотите доказать, что пользоваться цифрами из даташита вредно и необязательно - это ваши проблемы.

[rsmsr]

ArtemKAD, дорогой, а в честь праздника можешь провести непацанский тест как у атмелов на заводе? Берешь свою платку, засовываешь в печку на +85 градусов, ставишь повышеные 3,6 В питания и включаешь-выключаешь тумблером питание стонадцать раз. Главное чтоб на лапку меги все время подавалось 16 В через резистор поменьше. Тиристорная защелка обожает срабатывать в момент включения питания, плавное повышение тока она выдерживает на ура. Помню как при похожих условиях КМОПы (не контроллеры) вылетали из строя как орешки. Контроллеры тогда еще были в новинку, трогать их не решались.

[ArtemKAD]

Обратите внимание на слова из предыдущего поста ...ВОЗМОЖЕН пробой... "Тиристорный" эффект не подчиняется строгим формулам типа "такой-то ток и сразу сгорел", специалисты относят его к вероятностным процессам и описывают статистическими приближениями.

А гаданием на кофейной гуще он не описывается?
С чего вдруг вспомнили тиристорный эффект? Паразитного тиристора может просто не быть - разработчики камня могли давно позаботиться об корректных оконечных каскадах. Тем более он известен давно.

Если вы хотите, чтобы ваша аппаратура работала долго и счастливо, причем на любой партии микросхем - это одно. Если вы хотите доказать, что пользоваться цифрами из даташита вредно и необязательно - это ваши проблемы.

Вот кто-бы говорил. В даташите параметр указан черным по белому - максимальный ток через ногу 20мА. Указан однозначно. А Вы пытаетесь вокруг него юлить - типа там менеджеры писали (в даташите!) и на самом деле они совсем другое имели ввиду...

ArtemKAD, дорогой, а в честь праздника можешь провести непацанский тест как у атмелов на заводе? Берешь свою платку, засовываешь в печку на +85 градусов, ставишь повышеные 3,6 В питания и включаешь-выключаешь тумблером питание стонадцать раз. Главное чтоб на лапку меги все время подавалось 16 В через резистор поменьше.

Я могу сразу сказать результат. Пока "на лапку меги все время подавалось 16 В через резистор поменьше" на питании камня все время будет напряжение 3.6В независимо от положения тумблера питания. Так, что тумблер можно дергать хоть стонадцать, хоть мильеннадцать раз. Банальнейшая паразитная запитка устройства.

Помню как при похожих условиях КМОПы (не контроллеры) вылетали из строя как орешки. Контроллеры тогда еще были в новинку, трогать их не решались.

А Вам в голову не приходило две простых мысли.
1) защитными диодами в тех КМОПах и не пахло
2) с тех пор очень много прошло времени и схемотехника современных камней сильно не похожа на те КМОПы

[RomanRom]

Хорошо, самому стало интересно. Вынесем на общее обсуждение 4 вопроса.

1) Является ли фраза «DC Current per I/O Pin» у Atmel указанием на ток через вход и выход или в фразе «DC Current per I/O Pin» буквы I/O указывают на информационные (а не силовые) выводы микроконтроллера?

2) Почему в PIC-контроллерах, а также STM8, STM32 буквы I/O относятся однозначно к указанию информационных выводов? Пример «Output current source by any I/O and control pin». То есть PIC и STM32 шагают не в ногу, а Atmel в ногу?

3) Если предположить, что буквы I/O у XMega обозначает ток через защитные диоды 20 мА, то почему в ATmega (любых) этот ток в 2 раза больше 40 мА? Допускается ли в ATmega пропускать через входные защитные диоды ток 40 мА или этот ток относится только к выходу?

4) Бывает ли физически такое, что мощные выходные полевые транзисторы КМОП имеют такие же параметры как входные защитные диоды (это тоже КМОП-транзисторы)?

Ответ хотелось бы услышать от профессионалов (судя по всему, от АртемаКАД ничего нового уже не услышишь, он свое мнение не изменит)

[RomanRom]

Ответов нет, видно разработчики сейчас в отпусках...

Нашел в документе Atmel AVR182: Zero Cross Detector http://www.atmel.com/Images/doc2508.pdf
схему, поясняющую работу защитных диодов в AVR-контроллерах и фразу о токе через них:
"It is not recommended that the clamping diodes are conducting more than maximum 1 mA",
так что мои прежние рекомендации (ток не более 1-2 мА) остаются в силе.

[ArtemKAD]

Надеюсь разницу между даташитом и аппнотом понимаете?

[RomanRom]

Получил ответ из службы поддержки Atmel. Я спрашивал о том, относится ли ток 40 мА в даташите на ATmega к входу или выходу и можно ли пропускать ток 40 мА через защитные диоды. Вот выдержка из письма

Yes you are correct, the DC current per IO pin 40 mA is a sink and source current when the pin is enabled as output. And as you mentioned the input max current is 1mA.

Свои четыре вопроса в этой ветке я снимаю, мне однозначно все ясно. Желающие могут обратиться с аналогичным вопросом в службу поддержки Atmel, они исправно отвечают в течение трех рабочих дней (выходные не в счет)

P.S. Спорить с Фомой Неверующим не буду, бессмысленно