MCU - Lista mínima de componentes externos

No puedo encontrar una respuesta completa para esto en ninguna parte, y quiero llenar el vacío en mi conocimiento de MCU.

  • En MCU, ¿por qué necesito algún otro componente excepto, tal vez, un regulador de voltaje y un reloj externo?

  • ¿Por qué los PCB con MCU integrados parecen tan complicados?

  • Si tuviera que diseñar una PCB mínima con MCU integrado (por ejemplo, atmega324p), ¿cuál es la lista mínima de componentes que debería considerar y por qué?

no lo encuentro por ningun lado? ¿Empezaste en la fuente, el sitio web del proveedor?
el mínimo para un buen porcentaje es que no haya otros componentes externos, muchos tienen osciladores RC internos (no precisos o al menos con fluctuaciones) y puede arreglárselas sin capacitancia a granel, etc. Encabezado stlink de una placa nucleo, etc. para alimentar y entrar en el chip. para productos reales, necesita los componentes adicionales por varias razones analógicas, y esas placas a menudo contienen un regulador de voltaje o alguna conversión de energía de, digamos, 5V usb a 3.3v para la pieza.
Un porcentaje de por qué los componentes también se encuentra en las hojas de datos de los proveedores que describen eléctricamente lo que debe hacer con diseños de referencia u otros ejemplos. Parte de esto es solo experiencia histórica, RC u otros filtros para proteger el dispositivo de cualquier fuente de energía que el usuario conecte, protección ESD, etc.
@old_timer He visto hojas de datos para, por ejemplo, atmega324p, no da los por qué, solo los cómo.
algunos de los por qué provienen de cursos universitarios y electrónica básica. experiencia histórica. Filtrado nuevamente, capacitancia a granel para que no prive el suministro y provoque una caída, rebote a tierra, protección ESD, subidas y bajadas, reinicio de circuitos, cosas genéricas. He usado varias partes de proveedores sin nada de esto, solo la parte desnuda en una placa de conexión, tal vez a veces teniendo que puentear el reinicio a vcc o algunas otras cosas claramente vinculadas alto o bajo. En un entorno controlado, para una aplicación real, desea tener una protección real.
La pregunta es realmente amplia, básicamente: "¿por qué se necesitan componentes electrónicos?"

Respuestas (6)

En MCU, ¿por qué necesito algún otro componente, excepto tal vez un regulador de voltaje y un reloj externo?

De hecho, se recomiendan algunos de los componentes adicionales, incluso para un diseño de complejidad mínima:

  • Capacitores requeridos por el regulador de voltaje para estabilidad y rendimiento de regulación de carga/línea.
  • Dispositivos de protección como diodos rectificadores, diodos TVS, etc.

OTOH, algunas MCU funcionarán sin un reloj externo y/o un regulador de voltaje, bajo ciertas circunstancias (aplicaciones de baja potencia, baja velocidad, alimentadas por batería, por ejemplo).

¿Por qué los PCB con MCU integrados parecen tan complicados?

Porque por lo general quieren proporcionar un mínimo (o no tan mínimo) de funcionalidad para las aplicaciones de propósito general a las que están destinados. Como ejemplo:

  • Los LED de señal indican si la MCU está ENCENDIDA/APAGADA y/o si hay alguna comunicación serial TX/RX en curso.
  • Circuitos de interfaz para que el nuevo código se pueda cargar en la MCU. Esto puede incluir serie USB a TTL.
  • Conectividad según sea necesario (cabeceras de clavijas, USB, barriles de alimentación).
  • Varios reguladores de voltaje para proporcionar rieles de suministro duales de 5 V y 3,3 V.
  • Circuitos de selección de fuente de alimentación, para seleccionar automáticamente entre alimentación CC desde barril o desde USB.

Por supuesto, para una aplicación específica, podrías deshacerte de la mayoría de ellos.

Si tuviera que diseñar una PCB mínima con MCU integrado (por ejemplo, atmega324p), ¿cuál es la lista mínima de componentes que debería considerar y por qué?

Depende completamente de su aplicación. Bajo ciertas circunstancias y objetivos de diseño, la lista puede reducirse solo a la MCU, no se requiere nada más.

De hecho, algunos microcontroladores solo requieren una tapa de derivación para funcionar. Otros requieren algún tipo de reloj externo, como un cristal, un resonador, RC o una señal digital alimentada desde otro lugar. Los micros más nuevos tienden a tener relojes internos, pero estos generalmente solo son buenos con un pequeño porcentaje de precisión.

Las placas con micros pueden ser complicadas porque el sistema necesita hacer cosas adicionales externas al micro. Por ejemplo, es posible que sea necesario escalar y acondicionar las entradas analógicas antes de presentarlas a una entrada A/D. Los micros generalmente se usan para controlar cosas. Esas cosas pueden ser complicadas.

En cuanto a la lista de piezas mínimas, consulte la hoja de datos. La mayoría de los micros necesitan conexión a tierra, alimentación (con tapa de derivación, por supuesto), tal vez un cristal externo o un reloj, tal vez una tapa de filtro para el regulador de voltaje interno, posiblemente algo para impulsar la entrada de reinicio, generalmente algunas conexiones para obtener el programa, etc. esta información tiene que leer la hoja de datos , luego también ver los requisitos generales de su sistema. Esos dictan cómo usará el micro y, por lo tanto, qué más necesita para conectarse.

Diría que si no hay salidas, incluso la tapa de derivación puede ser superflua.
@Trevor: Sí. Supongo que la memoria de solo escritura de Signetics tampoco necesitaba un límite de derivación.
Un micro sin salidas probablemente tampoco necesite las redes de alimentación y tierra.
@Trevor no se olvide de las señales internas. Es casi seguro que un microcontrolador requerirá una omisión incluso cuando no cambie sus salidas con frecuencia debido a toda la actividad interna que resulta de la ejecución del código.
@alex.forencich sí, lo sé. Si se ejecuta en el oscilador interno, aunque es con señales internas, probablemente no sea un gran problema, la capacitancia de rastreo puede ser suficiente.

Supongo que estás hablando de tableros prototipo aquí. Estos se hacen complejos para facilitar la creación de prototipos y la depuración: tienden a incluir tantas funciones como sea posible, limitadas por el hecho de que tienen que seguir siendo lo suficientemente genéricas y por el precio. Por lo general, habrá al menos algunos LED y botones, circuitos de reinicio y reloj adecuados, referencias de voltaje adecuadas, además del hardware necesario para los protocolos de comunicación y las interfaces de depuración que admite la MCU.

Luego, se trata de proyectos reales, muchos diseños básicos de MCU son mucho más simples que las correspondientes placas proto. No habrá LED ni botones, ni hardware para funciones no utilizadas, etc. Como ejemplo, considere esta etiqueta RFID hecha de un solo chip MCU y una bobina. Esto es un poco extremo, pero muchas aplicaciones comerciales de MCU tienen listas de listas de materiales que se pueden contar con los dedos.

Con algunos circuitos ni siquiera se requiere el reloj externo.

De hecho, he visto circuitos con cero componentes externos además de un LED para que realmente haga algo.

La complejidad del circuito ronda es una función de lo que quieres que haga la aplicación más que la necesidad del micro. Agregar reinicios y cristales y cualquier otra cosa que se requiera para realizar una aplicación en particular, aumenta el recuento de piezas.

Pero la mayoría de los micros modernos estarán felices de comenzar solos.

Sin embargo, se podría argumentar que un micro sin componentes externos en realidad no hace nada. "Si un árbol cae en un bosque y no hay nadie para escucharlo, ¿hace algún ruido?" Entonces, una fuente de alimentación también sería opcional.

Bueno, eso y el hecho de que el ecosistema AVR Arduino ha llegado a esperar 16 MHz mientras que, según recuerdo, los osciladores RC internos en la serie de chips ATMeta funcionan a 8 MHz.
  • MCU no necesita nada más que una fuente de suministro para funcionar. A diferencia del microprocesador, el microcontrolador tiene memoria interna, fuente de reloj incorporada (incluso si no es precisa)
  • ¿Porque MCU tiene muchos pines?

¿Por qué los PCB con MCU integrados parecen tan complicados?

Dependiendo de la aplicación, puede haber la necesidad de:

  • Memoria adicional (SDRAM, EEPROM, flash)
  • Dispositivos de E/S adicionales como sensores de temperatura y humedad, acelerómetros, interfaz USB, módulo WiFi.
  • Conectividad de E/S adicional (acondicionamiento de señal analógica, cambio de nivel GPIO, almacenamiento en búfer y aislamiento).
  • Encienda el circuito de reinicio.
  • Gestión de la batería
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