Preguntas generales sobre la impedancia, el voltaje y la corriente de los pines de entrada y salida de la MCU PIC24

Estoy teniendo un lapsus mental. ¡Intente y ayúdeme a entender algunas cosas básicas relacionadas con los pines del microcontrolador a nivel de hardware, por favor!

  1. Corrígeme si me equivoco… en el circuito de la Figura 1 (ver imagen adjunta), TRIGGER conduce a un pin GPIO de un PIC24F configurado como entrada. Cuando el canal MOSFET (P) está cerrado, TRIGGER (es decir, el pin de entrada MCU) será de +3,3 V. Sin embargo, cuando el canal MOSFET (P) está abierto, el pin de entrada MCU conectado a TRIGGER estará flotando porque lo contrario El extremo de la resistencia está esencialmente desconectado, ¿correcto? Si este no es el caso, ¿por qué?

  2. ¿Un pin GPIO de un PIC24F configurado como entrada requiere una resistencia limitadora de corriente en serie para no destruir potencialmente el pin de una entrada determinada? En otras palabras, ¿se necesita uno para asegurarse de que la impedancia de la señal de entrada tenga un valor conocido para saber la corriente que ingresa al pin?

  3. Dicho esto, ¿qué pasaría si conectara un pin de entrada directamente a una fuente de voltaje de +3.3V sin resistencia en serie? No hay pasador quemado, ¿verdad? El pin solo consumiría tanta corriente como lo permita la impedancia de entrada (creo), lo que me lleva a preguntar, ¿cuál es la impedancia de entrada de un pin de entrada? El PIC24F puede absorber y generar 18 mA de corriente. Lo que estoy tratando de preguntar es, ¿cuál es el propósito de una resistencia limitadora de corriente en serie a un pin de entrada si el pin ya tiene impedancia y solo consumirá hasta 18 mA? No es como si los +3.3V se condujeran directamente a tierra a través de la MCU (porque el pin tiene impedancia), ¿verdad? Tal vez tengo todo esto mal...

  4. Pregunta del pin de salida: entiendo el propósito de una resistencia limitadora de corriente en serie utilizada para limitar la corriente a través de un LED, ya que de lo contrario podría convertirse esencialmente en un cortocircuito de +V a tierra (alta corriente a través del LED que hace que se sobrecaliente y se rompa). Pero si un pin de salida ya tiene alguna impedancia interna que limitaría la corriente de todos modos, ¿por qué una resistencia adicional en serie es lo estándar? El pin solo puede generar hasta 18 mA; supongo que esto se rige por la impedancia interna del pin. ¿Cómo podría el pin ser capaz de generar más corriente? Evidentemente me estoy perdiendo algo...

  5. Corríjame si me equivoco nuevamente... en el circuito de la Figura 2, cuando el canal MOSFET (P) está abierto, el DISPARADOR se baja a través de las dos resistencias en serie. Cuando el canal MOSFET (P) está cerrado, TRIGGER verá +3.3V. No hay flotando, ¿verdad? Además, ¿es necesaria la resistencia en serie en línea con TRIGGER (1 kOhm)? ¿O puedo conectar TRIGGER directamente al drenaje antes de la resistencia desplegable (esencialmente directamente a +3.3V)? Esto se relaciona con mi pregunta anterior sobre resistencias en serie con pines de entrada...

Estas preguntas simples y básicas me han estado atormentando por un tiempo.

FIGURA 1

FIGURA 2

Re n.º 3, el valor de 18 mA de sumidero/fuente solo se aplica a los pines de salida. Los pines de entrada tienen una impedancia muy alta (~1 MΩ) y consumen solo unos pocos µA.
¡Gracias! El hundimiento y el abastecimiento se refieren a la corriente que entra y sale de la MCU (respectivamente), ¿verdad? Si configura un pin GPIO como salida, ¿por qué la corriente entraría en el pin? Supongo que depende de cómo se vea el circuito de salida, si está conectado al riel de suministro de voltaje o a tierra ... ¿tal vez acabo de responder mi propia pregunta ...?
Sí, puede pensar en la corriente que fluye hacia adentro o hacia afuera. Si un pin se hunde o se alimenta se refiere a si suministra (alimenta) un voltaje positivo (por ejemplo, VCC) a una carga que está conectada a tierra (activada) o conectada a tierra (desactivada). Esto se llama una configuración push-pull. Sinking se refiere a conectar a tierra (hundir) un pin de salida conectado a una carga que a su vez está conectada a un voltaje más alto. Estos últimos se asocian principalmente con salidas de drenaje abierto, que están a tierra (apagado) o de alta impedancia (encendido). Esto les permite conectar a tierra una carga que está conectada a un voltaje mucho más alto que VCC.

Respuestas (2)

  1. Así que no estoy muy seguro de seguir esta primera pregunta aquí, pero lo intentaré: si Vin = 3.3V (es decir, su mosfet de canal P no conecta la fuente y el drenaje), entonces "TRIGGER" será esencialmente desconectado, si. Esto supone que "TRIGGER" está conectado a una fuente de alta impedancia, como un pin de entrada en un microcontrolador estándar. Como nota rápida, "esencialmente desconectado" significa que hay un umbral de alta impedancia para cruzar la unión fuente-drenaje, pero no es infinito. Si Vin = 0 V (es decir, la fuente y el drenaje están conectados), entonces el disparador estará cerca (pero ligeramente por debajo de) 3,3 V

  2. Entonces, un pin de entrada en un PIC24F es de alta impedancia. Esto significa que se comportará como una resistencia con alrededor de 1 MΩ de resistencia a tierra. Si revisa la sección "Características eléctricas" en la subsección "Características de CC: especificaciones de entrada de pin de E/S" en la hoja de datos del chip que está utilizando, debe encontrar una tabla que le proporcione la "Corriente de fuga de entrada". Usando el dsPIC33FJ256GP710A como ejemplo (era una hoja de datos que tenía en mi máquina), enumera de 0 a 3,5 μA como la corriente de fuga hacia o desde un pin dentro de los límites de esos pines.

    Entonces, como nota, también verá que en la sección "Características eléctricas" en la subsección "Calificaciones máximas absolutas", habrá una lista que dice algo como "Voltaje en cualquier pin que no sea tolerante a 5V con respecto a VSS(4) .... -0.3V a (VDD + 0.3V)". Esto te dice que no puedes poner más de ~3.6V en cualquier pin sin dañar el pin. Esto no significa que deba colocar una resistencia limitadora de corriente frente al pin de entrada, sino que debe colocar un divisor de voltaje frente al pin de entrada para limitar el voltaje máximo a menos de VDD + 0.3V.

    Para relacionar esto con la pregunta n.° 1: esto significa que cuando un pin de entrada digital se conecta a una fuente de salida de alta impedancia como la de la figura 1, verá valores de entrada oscilantes (1 y 0 aleatoriamente) en función de cuándo se elimine ese drenaje muy pequeño. o agrega suficientes electrones para saltar de un estado digital a otro. Esto se llama una entrada flotante

  3. Así que acabo de responder esta pregunta en la anterior, pero debo decirle: la "corriente de salida máxima" no está limitada internamente. Entonces, aunque el PIC24F solo puede "salir 18 mA", esto significa que si conecta un pin de salida que es alto directamente a tierra, emitirá mucho más de 18 mA antes de que se queme. El 18mA es el máximo que puede emitir de forma segura sin sobrecalentar/dañar el chip. Esto es cierto tanto para el suministro como para el hundimiento, no hay fusible que lo detenga a 18 mA, solo el humo azul mágico.

    Solo para reiterar: puede conectar de manera segura cualquier voltaje a un pin de entrada digital dentro de su rango (-0.3V a VDD+0.3V para el dsPIC33F). No volaría el pin para conectarlo directamente a +3.3V, ni volaría el pin para conectarlo directamente a tierra.

  4. Acabo de responder esto en el n. ° 3, pero nuevamente, no es la impedancia de salida del pin lo que limita esto ... O, más exactamente, es la impedancia de salida, pero limitará la corriente al derretirse.

  5. Y sí, puede quitar con seguridad la resistencia de 1kΩ de la Fig. 2 sin dañar su PIC.

Excelente respuesta, gracias! Esto refuerza lo que los otros han dicho. Esto aclara perfectamente mis dudas iniciales. La raíz de mis preguntas parecía ser que no me di cuenta de que la impedancia de un GPIO configurado como entrada era ~1MOhm (~sin corriente). Algunas más para todos: A. Las resistencias pull-up/down (ya sean internas o externas) solo se necesitan para los pines INPUT, ¿correcto? Por el contrario, un pin configurado como SALIDA "sabe en qué nivel está" porque conduce: un pin de SALIDA flotante no tiene sentido ... ¿tengo esto correcto?
B. Mi respuesta a @tcrosley: el hundimiento y el abastecimiento se refieren a la corriente que entra y sale de la MCU (respectivamente), ¿verdad? Si configura un pin GPIO como salida, ¿por qué la corriente entraría en el pin? Supongo que depende de cómo se vea el circuito de salida, si está conectado al riel de suministro de voltaje o a tierra ... ¿tal vez acabo de responder mi propia pregunta ...? Perdón por el formato de estos comentarios. No puedo hacer que los saltos de línea funcionen.

Y la versión TL;DR (más un poco).

1) Sí. Cuando está "apagado", el pin está flotando. (Algunas MPU tienen una resistencia pullup/down interna que puede configurar para hacer un nivel seguro en el pin)

2) No. Siempre que el voltaje del pin de entrada esté entre los rieles de suministro, no se necesita resistencia y prácticamente no hay corriente.

3) Sin pasador quemado. El pin solo generará/hundirá corriente si lo configura como una salida. Entonces, si está conectado a 3.3V, no lo hagas. Y si lo hace, no emita 0 en él ...

4) Mantenga la resistencia en la unidad de LED. Lea la letra pequeña: 18 ma están garantizados, pero es posible que obtenga 60 ma. Además, la resistencia disipa energía fuera del paquete de la CPU. Conduzca suficientes LED directamente desde la CPU y se calentaría bastante.

5) Puede perder la resistencia de 1K.

Excelente información, aclara mucho las cosas! Gracias un montón.
Preguntas generales sobre la impedancia, el voltaje y la corriente de los pines de entrada y salida de la MCU PIC24
RespuestasAquíPolítica de privacidad1y, 0v