Pourquoi les DEL de la plupart des conceptions intégrées sont-elles inversées?

J'ai remarqué que sur toutes mes commissions d'évaluation, je l'avais jusqu'à présent. Les voyants étaient tous connectés en mode actif au port du microcontrôleur. Je comprends que du point de vue de la sécurité, il est préférable d’avoir des lignes actives à faible RESET, etc. Mais pourquoi les LED?

Il n’en reste pas moins que les broches d’E / S MCU ont souvent un courant de source d’acquisition plus faible que le courant d’absorption.

Dans une sortie CMU MCU typique, lorsqu’ils conduisent à l'état BAS, ils activent un MOSFET à canal N; et quand ils conduisent HIGH, ils activent un MOSFET à canal P. (Ils ne les allument jamais tous les deux en même temps!) En raison des différences de mobilité entre le canal N et le canal P (environ 2 à 3 différences), il faut déployer des efforts supplémentaires dispositif de canal présenter une "qualité" similaire à un commutateur. Certains vont à cet effort supplémentaire. Certains pas. Si ce n'est pas le cas, la capacité à absorber le courant (canal N) ou la source (canal P) sera différente.

Certains d'entre eux sont presque symétriques, en ce sens qu'ils peuvent s'approvisionner presque autant qu'ils peuvent couler. (Ce qui signifie simplement qu’ils commutent aussi bien sur un commutateur à la terre qu’ils sont sur le rail d’alimentation.) Cependant, même en cas de problème supplémentaire, il existe d’autres problèmes qui font qu’il est peu probable que les deux appareils soient totalement similaires et il est toujours courant que le côté sourcing reste au moins un peu plus faible.

Mais en dernière analyse, c'est toujours une bonne idée d'aller voir la fiche technique pour voir. Voici un exemple tiré du PIC12F519 (l’une des pièces les moins chères de Microchip qui inclut toujours un stockage interne non volatile, inscriptible, pour les données.)

$V_{CC}=3\:\textrm{V}$

$V_{CC}=3\:\textrm{V}$

Vous pouvez facilement voir qu'ils ne se donnent même pas la peine d'essayer de montrer le même repli sur leurs capacités actuelles.

$5\:\textrm{mA}$$4\:\textrm{mA}$$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$

Il est assez courant (bien que cela ne soit plus aussi courant qu’avant) que les broches de sortie du microcontrôleur puissent absorber plus de courant à l’état bas qu’elles ne peuvent en générer à l’état haut. En conséquence, les concepteurs se sont habitués à installer des LED, ou tout autre élément nécessitant un courant élevé (pour une broche de microcontrôleur) entre l'alimentation et la broche, et non entre la terre et la broche. Lorsque le micro a une capacité source / puits symétrique, cela n’est pas nécessaire, mais ne nuit pas non plus.

Par exemple, voici un extrait de la fiche technique PIC 16F1459 (partie de production raisonnablement récente et certainement très répandue):

Notez que les courants pour le cas de sortie basse tension sont plus élevés à la même tension d'alimentation que pour le cas de sortie haute tension . Et, les courants de puits sont spécifiés pour une élévation de 600 mV, tandis que les courants de source pour une chute de 700 mV. Globalement, ce micro possède des drivers bas côté sensiblement plus puissants sur ses broches d’E / S ordinaires.

Beaucoup de micros récents sont symétriques, apparemment ceux qui n'ont pas beaucoup de capacité source / puits au départ.

Lorsque la LED nécessite plus de courant qu'une sortie numérique ne peut en gérer, ou du moins plus que vous ne le souhaitez, vous devez utiliser un transistor externe. Un commutateur latéral bas est le choix naturel et simple. La LED est alors connectée entre l'alimentation et ce transistor.

En utilisant une conception déroulante, il est possible de commuter un périphérique (par exemple une LED) avec une alimentation de 5 V, en utilisant un microcontrôleur tolérant à 1,8 V mais 5 V sans aucun composant externe.

Lorsque la broche (configuration à drain ouvert) n'est pas abaissée, elle flotte, car aucun courant n'est tiré, la tension flottera jusqu'à la tension d'alimentation de la led jusqu'à 5V. C'est correct pour certains micros basse tension, mais pas tous.

De cette façon, vous pouvez allumer les voyants directement d’une ligne d’alimentation et utiliser un convertisseur de tension plus faible pour le micro. C'est la seule façon d'utiliser, par exemple. leds bleues sur un micro 1.8v sans ajouter de composants supplémentaires.

Par exemple, les broches de la série NXP LPC81xM sont tolérantes à 5v lorsque le micro est alimenté, même à 1,8v.

Base de données de NXP LPC81xM

Parce que les mosfets à drain ouvert absorbent généralement plus de courant que push-pull et parfois même tolèrent une plage de tension plus large. L'utilisation d'une LED avec drain ouvert ne fonctionne qu'avec une configuration basse active. Dépend du micro cependant, certains ne sont que push-pull.