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

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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?

n'importe qui
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Dans les temps anciens, les transistors NMOS et NPN étaient beaucoup plus résistants que les PMOS ou PNP. Nous avons donc tous pris l’habitude d’organiser les DEL de manière à ce que l’entrée logique descende plutôt que de générer du courant. La plupart du temps, cela n'a plus d'importance, mais les vieilles habitudes ont la vie dure. J'ai connecté des LED dans l'autre sens à l'occasion. Cela fonctionne bien tant que vous respectez la limite actuelle de l'IO.
Mkeith
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Il arrive souvent que les broches d'E / S d'un microcontrôleur puissent absorber plus de courant qu'elles ne peuvent en générer. Cela peut produire des LED plus lumineuses sans dépasser la source de courant max totale pour la puce entière. Bien sûr, votre kilométrage peut varier, vérifiez toujours la fiche technique.
Wossname
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TTL a neutralisé la notion de lecteur low low actif et l’entrée / sortie CMOS est toujours inactive dans les entrées high ou float avec / sans extraction active. LED éteinte après
remise à zéro
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Note historique: les entrées TTL flottaient haut, et pour conduire une entrée basse, il fallait tirer du courant. C'est pourquoi les sorties TTL devaient pouvoir "absorber" un courant significatif à l'état bas, alors qu'elles ne devaient pas "générer" beaucoup de courant à l'état haut. (En fait, les composants TTL avec sorties à collecteur ouvert ne pouvaient pas générer de courant à l'état haut.)
Solomon Slow
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Un autre point. Dans "le bon vieux temps", les LED étaient très inefficaces et il fallait 20 mA pour leur donner un aspect raisonnable. De nos jours, 5mA est éblouissant, donc la source ou le puits n’est généralement pas un problème.
Dirk Bruere

Réponses:

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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.)

VCC=3V

entrez la description de l'image ici

VCC=3V

entrez la description de l'image ici

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

5mA4mA230mVRLOW=230mV5mA46Ω600mVRHIGH=600mV4mA150Ω25C

2V10mA

50Ω150Ω

jonk
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Salut jonk, s'il vous plaît voir mes commentaires un exemples à Olin ci-dessous et reconsidérer. Il est juste de dire que les microcontrôleurs étaient ainsi, et les puces logiques en général, mais pas de nos jours. Les micropuces semblent être une exception que vous avez examinée, mais elles ne représentent guère le marché des volumes :-)
TonyM
@TonyM J'ai testé d'innombrables périphériques il y a une dizaine d'années, du MSP430 aux périphériques PIC Microchip. Bien que, dans de nombreux cas, les microcontrôleurs se soient beaucoup rapprochés des capacités source par rapport aux puits, il n’ya eu UN SEUL cas où j’ai trouvé que la capacité source était égale ou supérieure à celle du puits. Et c’était dans un appareil où SEUL UN PIN était spécifié et obtenu. Chacun d’entre eux, sinon, présentait un entraînement inférieur. Pas au point de l'exemple de périphérique que j'ai donné, mais suffisamment pour qu'il soit intéressant de le savoir. Le MSP430, par exemple, fournit environ 60 ohms de dissipateur et environ 100 ohms de source.
Jon
VCC=3V
Maintenant, vous demandez, je les ai tous fermés. Jetez un coup d'œil à la partie Silicon Labs et les feuilles de données NXP sont généralement bonnes. Je devrai revérifier un peu. Mais mes exemples montrent que les puces logiques sont aujourd'hui équilibrées et qu’il ne fait que creuser profondément le déséquilibre. Vous pouvez clairement accrocher une LED dans un sens ou l’autre de ces sorties et elles fonctionneront bien. Les sorties ne doivent pas être vraiment équilibrées avec précision pour voir que l'ancienne logique a disparu, comme les sorties 74LS avec puits de 1,6 mA et source de 0,4 mA, un rapport de 4: 1. Donc, on ne peut pas dire que le point reste, il s’agit surtout de vieilles habitudes. A moins que vous
n'aimiez
@TonyM Mon but est plus de regarder les fiches de données et de faire les vérifications de sécurité associées, plutôt que sur un seul périphérique. En outre, il n’est pas déraisonnable d’ anticiper une différence. Et que si vous avez le choix, vous constaterez peut-être que l'utilisation de active-LOW est un peu plus sécurisée, même aujourd'hui. Mais toujours vérifier !! Clairement, pour certaines applications (LED, par exemple), cela est beaucoup plus probable aujourd'hui qu'il y a 20 ans. Mais le PO demande pourquoi "?" ils trouvent ce qu'ils trouvent. Ma réponse est une réponse à cette question. J'aimerais quand même voir des courbes (pas des lignes de table) d'un appareil à 3V.
Jon
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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.

Olin Lathrop
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Bonjour, correction de votre réponse: [il était assez courant 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. Les microcontrôleurs des 10 dernières années ou plus ont des sorties symétriques qui s’approvisionnent autant qu’ils coulent ] Je suis tout à fait d’accord que ce fut le cas avec 8048, 8051, 6811 et tous les anciens, mais pas avec les produits postérieurs à 2005 ou similaires. comme tous les bras. Merci.
TonyM
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@Tony: La source / puits asymétrique est toujours courante, bien que moins importante qu'elle ne l'était auparavant. Je viens de vérifier l'une des pièces PIC 16F1xxx (16F1359 en particulier), qui sont relativement nouvelles. Avec 5 V Vdd, une sortie élevée peut générer 3,5 mA avec une chute de 700 mV. Une faible sortie peut absorber 8 mA avec une chute de 600 mV. C'est loin d'être disparu, même dans les micros modernes.
Olin Lathrop
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Les PIC16F1xxxx sont une mise à niveau de l’ancienne ligne PIC16Fxxx mais d’une technologie encore ancienne. Ils sont tous symétriques maintenant aussi proches que possible avec de larges tolérances de 25% typ. et 1 / Vdd sensible.
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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Merci de regarder, mais la partie de la puce semble trompeuse. J'ai recherché: NXP P89LPC933 (8051, 2004) avec Iol = Ioh = 20 mA; NXP LPC1111 (ARM, 2010) avec Iol = Ioh = 4 mA; TI OMAP5910 avec Iol = Ioh = même mA (configurable); TI TMS320C620 avec Iol = Ioh = 8 mA; Silicon Labs EFM32GG380 (2014) avec Iol = Ioh = même mA (configurable). Ignorez le '-' manquant sur les éviers. Aurais pu continuer, juste 5 minutes rapides dans ma bibliothèque de feuilles de données ... personnellement, je n'ai pas vu de solution déséquilibrée depuis des décennies. Pouvez-vous rééditer votre réponse de la même manière que dans mon commentaire précédent? C'est bien de donner une image complète et de ne pas nuire à votre réponse.
TonyM
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@OlinLathrop "La série 6F1xxx est une suite récente de l'ancienne série 16Fxxx." Oui, je suis conscient de cela, mais ils ont choisi de ne pas mettre à niveau les spécifications de RdsOn afin que Vol, Voh soient identiques afin que Q ne change pas dans les conceptions de carte héritées, ce qui affecte les caractéristiques du stripline et la sonnerie. Si vous modifiez de moitié le pilote Z sur des pistes d'impédance non contrôlées (lecture inductive), des fausses fronts risquent de sonner). Q = 2pi * f * L (f) / ESR pour le lecteur source
Tony Stewart Sunnyskyguy EE75
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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

extrait de la fiche technique

Pelle
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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.

Pointe de tension
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