Alimentazione |
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Le informazioni contenute in questa pagina sono il risultato di una traduzione molto libera del file "power.pdf" edito dalla http://www.microchip.com e disponibile nella versione originale alla sezione download o direttamente sul sito del produttore. |
In questa pagina ci occupiamo delle caratteristiche che deve avere un sistema di alimentazione per i PICmicro ® microcontrollers.
Topics
Questo tutorial descrive le conoscenze di base necessarie per lavorare con i PICmicro MCUs. Ti insegnerà a conoscere i pin che sono usati per l'alimentazione e per la connessione a massa, gli intervalli operativi di tensione e i requisiti dello SLEEP mode e del Power-On Reset. Questa presentazione ha lo scopo di fornire una breve panoramica sui problemi relativi ai requisiti di alimentazione del PICmicro MCU.
Power connections for PICmicro ® MCUs
In ogni PICmicro MCU esiste almeno un pin VSS e almeno un pin VDD che devono essere connessi in modo opportuno per fornire l'alimentazione al microcontrollore.
La sigla VSS deriva dal nome della tensione che viene applicata alla sorgente di un dispositivo FET a canale N.
FETdevice = FET o dispositivo con Fet
In un dispositivo a canale N la sorgente deve avere un potenziale minore del drain. Di solito VSS è il riferimento al comune o alla massa.
Il nome VDD, invece, si riferisce alla tensione applicata al drain di un dispositivo a canale N.
In un dispositivo a canale N il drain ha un potenziale maggiore del source. Allo stesso modo, VDD ha un potenziale magiore di VSS. Di solito VDD ha un potenziale di 5V più alto di quello di VSS.
Sui PICmicro MCUs è possibile applicare tra VDD e VSS una tesione che può variare tra +2.0V e +5.5V. E' indispensabile consultare i data-sheet dei singoli dispositivi per avere informazioni sul range operativo di tensione ammissibile.
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Pin VSS e VDD multipli
Molti PICmicro MCUs hanno più di un pin VSS o VDD. Questo si ha soprattutto nei dispositivi con un elevato numero di pin. Questi pin sono generalmente collegati internamente attraverso una impedenza finita. Per garantire un corretto funzionamento tutti i pin VSS e VDD devono essere connessi esternamente.
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AVSS and AVDD
Alcuni PICmicro MCUs dispongono di VSS analogico a di VDD analogico (Seperati da VDD e VSS
digitali) per collegare massa e alimentazione alla sezione analogica interna al PIC.Separando l'alimentazione e la massa del segnale digitale da quello analogico si ottiene una riduzione del rumore nella sezione analogica del microcontrollore. La riduzione del rumore nella sezione analogica permette di realizzare conversioni A/D (Analogico/Digitali) più accurate.
I pin AVSS e AVDD, per operare opportunamente, non devono differire per più di 0.3 Volt dai valori di tensione VSS e VDD.
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Intervallo operativo di tensione
Il range operativo di tensione è specificato nei data-sheet dei singoli dispositivi e varia in funzione del numero di componenti e della frequenza delle operazioni.
Di solito maggiori frequenze operative ?? = (frequenze operativa in mZ oppure frequenza di operazioni inteso come numero di comandi)
Generally, higher frequency operation richiedono una maggiore tensione operativa.
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Dispositivi a bassa tensione
Di solito i PICmicro MCUs sono progettati per funzionare a VDD = 4.5 - 5.5 Volt.
Ma esistono dispositivi (Low power) concepiti per funzionare a tensioni minori come 2 volt.
These low voltage parts are designated by an LC in the part number rather
than a C, or an LF rather than an F.
They are fundamentally the same as their standard counterparts but have been tested for operation at lower operating voltages.
I dispositivi a bassa tensione si trovano sugli stessi datashee dei dispositivi standard e le differenze tra i primi e i dispositivi standard sono descritte nella sezione "Electrical Characterustisc" dello stesso datasheet.
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Power Supply
Bulk capacitance applicata ad segnale rettificato (alternata-continua) consente di ridurre il rumore sul segnale di VD, ma non garantisce un livello stabile di tensione.
L'uso di un regolatore di tensione riduce il rumore e aumenta la stabilità di VDD
This will prevent moderate changes in the incoming voltage from damaging the device due to excessive voltage on VDD.
In addition, regulation of
VDD will insure more stable logic levels. In order to obtain consistent results when using any analog peripherals, power supply regulation is a requirement. A battery power source is generally low in noise but will decline in voltage level as it discharges. The designer must take this into account as a design consideration. No matter what power supply type is used, the possible voltage range of the power supply must be within the allowed voltage range of the PICmicro MCU.[Torna all'inizio della pagina]
Decoupling Capacitors
A causa della alta frequenza di alimentazione ????? si limenta in continua
Because of the high frequency power demands of a microcontroller, si consiglia di inserire un condensatore di bypass tra il pin VDD e in pin AVDD.
Il condensatore di bypass garantisce una piccola impedenza verso terra alle
These
bypass capacitors provide a low impedance path to ground for the high frequency
current demands of the microcontroller.
This will also reduce the amount of noise radiated by the power traces. Ideally, a ceramic bypass capacitor of about 0.1uF is placed as close as practically possible to each power pin on the microcontroller
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Ground and Power traces
Even though the current draw of a microcontroller is typically low, the short term
current demands can be much higher. Ideally the power and ground are complete
planes of copper. If a multi-layer board is not possible, make the power and ground
tracks as wide as is practically possible. Use of a FILL feature after routing all
traces can increase the width of power and ground traces to use all available space.
It is also best to route power and ground together and not in a large loop around the board perimeter. Routing traces in a loop around the board can increase the boards susceptibility to external fields as well as increase the generation of them. One of the best methods for power and ground routing is a star configuration where the center of the star is the main source of power.
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Operating Current
I
l consumo di corrente di un PICmicro MCU caria con la frequenza delle operazioni e con la tensione di alimentazione. Maggiore è frequenza di operazione, maggiore sarà l'assorbimento di corrente. Anche l'aumento della tensione di alimentazione causa un aumento della corrente assorbita.Le specifiche sulle = The operating current specifications di un dispositivo possono essere consultate alla sezione "DC Characteristics" del datasheet del dispositivo.
Il consumo di corrente è influenzato anche da variazioni di temperature. La relazione che lega le due grandezze non è lineare.
Se il consumo di corrente rappresenta un aspetto critico del progetto è necessario testare al di sopra del range di temperature del dispositivo. ?? = If current consumption is a critical design requirement, it should be tested over the temperature range of the application.
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SLEEP Mode
Per risparmiare energia il PICmicro può funzionare in SLEEP mode. Questa modalità è particolarmente vantaggiosa nelle applicazioni alimentate da batterie. In questa modalità di funzionamento il circuito di oscillazione viene disalimentato mentre il dispositivo smette di eseguire il codice.
Per ottenere il minor consumo di corrente nella modalità SLEEP mode, tutte i pin di I/O non utilizzati devono essere configurati come input e connessi a VDD o VSS o, in alternativa vanno configurati come output e lasciati sconnessi.
Il valore della corrente assorbita in queste condizioni di funzionamanto che viene indicate nei datasheet non comprende le correnti erogate o assorbite by qualsiasi pin di I/O. Inoltre il funzionamento di moduli come il "Watchdog timer" e il "Brown-Out Detection" causano un aumento della corrente assorbita.
Il valore della corrente assorbita e il suo relativo incremento in seguito all'abilitazione dei circuiti di "Watchdog timer" e di "Brown-Out Detection" sono indicati nei datasheet alla sezione "DC Characteristics".
Esistono alcune condizioni che sono in grado di ripristinare (risvegliare) il dispositivo dalla modalità di SLEEP. Tra questi eventi ci sono il Watchdog timer timeout ed alcuni interrupts.
Dopo il risveglio dalla modalità di SLEEP, l'oscillatore deve essere riabilitato e, se esso funziona nella modalità RC, il dispositivo inizierà ad eseguire il codice. Se si usa un oscillatore al quarzo, dovranno trascorrere 1024 clock di clock prima di ricominciare l'esecuzione del codice.
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Power-On Reset
I PICmicro possono generare internamente un impulso di Power-On Reset pulse se il valore ed il rise rate of VDD
meet or exceed the specified rise rate.Il tempo di salita minimo è fornito nelle "DC Characteristics" dei data-sheet dei dispositivi.
L'impulso di Power-On Reset inizializza la maggior parte degli spcial function registers (SFR). Ci sono alcuni registri che non vengono inizializzati durante il reset ma che lo sono durante il Power-On Reset.
Per questo motivo e importante to meet the minimum rise rate specifications per assicurare un impulso di Power-On Reset valido. Se questo non è possibile, then an external reset circuit on the MCLR pin will help, but will not be able to duplicate the performance of the internal Power-On Reset circuitry.
Lo stato di inizializzazione degli special funcion register sono descritti nella sezione "Special Function Register" dei data-sheet.
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Altre fonti di informazione
Ulteriori informazioni sugli argomenti trattati in questo tutorial sono disponibile in formato PDF sui siti:
Mid-Range Family Reference Manual (http://www.microchip.com/14010/helper.htm)
AN522 "Power-up Considerations" (http://www.microchip.com/14010/helper.htm)
AN607 "Power-up Trouble Shooting" (http://www.microchip.com/14010/helper.htm)
Per maggiori informazioni consultare i datasheet.
Datasheets, note applicative, seminari, ed altre informazioni sono disponibili dul sito della Microchip.
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