Se un MCU PIC fornisce più Vdd / Vss, dovresti fornire energia a tutti?

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Dai un'occhiata a questo esempio schematico:

Esempio schematico

Il chip in questione è il PIC18F4550 e, come puoi vedere, l'alimentazione è fornita su entrambi i lati (suppongo che con un cappuccio da 100nF per attenuare il rumore). È strettamente necessario o potresti mettere il potere in una parte e ignorare l'altra? So che ho appena messo il potere da una parte e tutto sembra ancora funzionare bene, ma mi sento a disagio nel farlo. Sento che non sprecherebbero pin che potrebbero fare qualcosa di utile avendo una coppia extra di pin di ingresso / uscita.

Per quale scopo questo PIC MCU (e altri simili) ha più pin di alimentazione?

pic power

— Robert Massaioli
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Ogni pin Vdd e Vss (e AVdd e AVss, se presenti) devono essere collegati e ogni coppia deve essere disaccoppiata. Pin multipli di alimentazione con il proprio disaccoppiamento assicurano che parti diverse del chip ricevano un'alimentazione pulita a bassa impedenza, il che non sarebbe il caso se l'alimentazione fosse distribuita all'interno del chip stesso.

Affinché il disaccoppiamento sia efficace, le connessioni ai pin devono essere brevi con piste larghe per ridurre al minimo l'induttanza. La traccia di alimentazione dovrebbe andare al condensatore e poi al pin, semplicemente mettere il condensatore su stub con l'alimentazione e la terra che vanno prima ai pin non è una buona idea.

— Leon Heller
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Per aggiungere: anche se non è probabile che si tratti di un microcontrollore, a volte è utile disporre di alimentatori separati per diverse parti del chip in cui una parte specifica è sensibile all'alimentazione pulita.

— user606723

Come può una parte essere sensibile al "potere pulito"?

— Leon Heller,

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Forse avrei dovuto dire "sensibile alla pulizia del potere"? I DAC hanno spesso fonti di tensione analogiche e digitali separate.

— user606723

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Come indicato nella scheda tecnica, tutti i pin di alimentazione e di terra devono essere collegati. Ciò include anche l'alimentazione analogica e la messa a terra (AVdd, AVss). Ogni pin di alimentazione dovrebbe avere il proprio condensatore di bypass il più vicino possibile ad esso.

Più pin Vdd e Vss sono probabilmente collegati internamente a un punto. Tuttavia, a causa dei vincoli del dado, ciascuno di questi feed è richiesto separatamente. Il PIC potrebbe funzionare con una sola coppia collegata, ma alcune tensioni all'interno del chip probabilmente non sono come previsto e varie cose sottili potrebbero andare storto.

— Olin Lathrop
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Grazie per l'eccellente risposta ed è esattamente quello che sospettavo; che si potrebbero verificare problemi sottili a mia insaputa. Ma quale pagina del foglio dati ha riscontrato che devono essere collegati entrambi? Giuro che ho cercato di trovare tali informazioni prima di porre questa domanda e non ci sono riuscito.

— Robert Massaioli,

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@Robert: so di averlo visto, ed è comunque un problema ben noto. Ho appena dato un'occhiata al foglio dati 18F4550 e non l'ho nemmeno trovato. Forse non tutti i fogli dati lo menzionano, o è nel manuale di riferimento della famiglia o qualcosa del genere. In ogni caso, so di aver visto ciò esplicitamente dichiarato da Microchip, non riesco proprio a ricordare esattamente dove o da chi.

— Olin Lathrop,

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È menzionato nelle schede tecniche per le parti a 16 bit.

— Leon Heller,

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Mentre è possibile eseguire un PIC solo con una coppia di potenza / terra non è consigliato.

Un pin di alimentazione può fornire in sicurezza solo una certa quantità di corrente. Avere 2 raddoppia quella capacità attuale.
I pin di terra sono spesso anche dissipatori di calore, quindi non collegarli potrebbe causare l'accumulo di troppo calore in una parte del chip.
Diversi condensatori di disaccoppiamento con alimentazioni separate nel chip miglioreranno l'assorbimento di corrente complessivo e la pulizia del segnale del PIC.

Quindi sì, per una semplice sperimentazione e prototipazione puoi usare solo una coppia se vuoi, ma per qualsiasi cosa in produzione usale tutte.

— Majenko
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Più probabilmente è l'induttanza piuttosto che la resistenza il fattore più critico per un micro ad alta velocità.

— Martin,

Non sapevo che i perni di terra fossero anche dei dissipatori di calore, immagino di non averci mai pensato, ma ha molto senso. E quando dici feed separati, intendi due fonti di alimentazione separate complete o due linee separate dalla stessa fonte di energia (ho seguito solo un corso elettro in uni; vengo da Informatica, quindi ti prego di perdonare la domanda probabilmente semplice). Prenderò a cuore questo consiglio.

— Robert Massaioli,

Stesse linee, condensatore di disaccoppiamento separato.

— Majenko,

@Majenko: Oh, ok. Ma perché ne ho bisogno di due? È la vicinanza fisica che lo rende migliore? Perché i due condensatori non sarebbero sostanzialmente in parallelo parlando in modo nodale? ... in realtà c'è qualcosa che potrei leggere che spiega perché sono richiesti entrambi i condensatori?

— Robert Massaioli,

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@Robert: induttanza, induttanza, induttanza.

— Jason S,

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Devi collegarli tutti.

Non farlo è una ricetta per tempi interessanti. Spesso il core si solleva e tutto può sembrare funzionare, ma poi inizi a ottenere modalità di errore dispari: le periferiche su chip non funzionano, gli I / O non raggiungono la piena tensione, ecc.

— Chris Stratton
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Sembra che potresti aver effettivamente incontrato questi problemi prima? Se ciò fosse vero, sarebbe piuttosto definitivo.

— Robert Massaioli,

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I processori che hanno più pin di alimentazione lo fanno per ridurre la resistenza parassita e l'induttanza dall'alimentatore: una bassa induttanza parassita è molto importante alle alte frequenze per un processore che ha transitori di corrente di alimentazione veloci.

Se non si collegano tutti i pin dell'alimentatore, con il bypass appropriato (ovvero i condensatori collegati con tracce brevi), la tensione di alimentazione visualizzata sul chip subirà transitori di tensione che potrebbero essere al di fuori delle specifiche operative per la parte.

— Jason S
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