VOL e VOH de uma saída digital

[maskador]

Amigos.

Vou usar um tranceiver CAN MCP2551 em um projeto e surgiu uma pequena dúvida de eletrônica digital.

No datasheet dele é mostrado que o pino de saída RX) possui no máximo 0.8V para nivel '0'. A condição de teste desta especificação é para 8mA (IOL = 8mA), mas eu não colocarei cargas neste pino RX, a unica "carga" dele será uma entrada digital de um PIC que possui alta impedancia. Neste caso o VOL do MCP2551 tende a ser menor? A preocupação está no fato do PIC ser alimentado em 3.3V e o MCP2551 em 5V.

Se dividimos 0,8V por 8mA temos 100 Ohms como resultado. É como se o MOSFET canal N presente na saída do pino RX do MCP2551 tivesse 100 Ohms de RDSon na pior condição. Meu objetivo é nao colocar cargas nos pinos e aproximar as tensões das saidas digitais do GND (para nivel 0) e do VCC (para nivel 1)

A questão é a seguinte: Quando a carga em uma saida digital é muito, muito baixa (supondo 50 a 100uA por exemplo), a tensão de saida desta saída digital tende a ficar muito próxima dos valores de VCC e GND? Pos no datasheet do MCP2551 esta especificacao é mostrada apenas para uma corrente de 8mA e não há grafico algum mostrando a relação entre VOL e IOL.

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[mister nintendo]

cara a alimentação do pic não é uma tensão e sim uma faixa de tensão que vai de

min 3.3 V max 5.5V

o pic quando configurado como entrada tende a consumir uA mas idealmente o consumo deveria ser nulo

pode montar seu circuito tranquilo os estado altos e baixos vão ser reconhecidos

[maskador]

cara a alimentação do pic não é uma tensão e sim uma faixa de tensão que vai de

min 3.3 V max 5.5V

o pic quando configurado como entrada tende a consumir uA mas idealmente o consumo deveria ser nulo

pode montar seu circuito tranquilo os estado altos e baixos vão ser reconhecidos

O pic em questao funciona com alimentacao de 2 a 3.6V, sendo 3.3V a tensão nominal de alimentação. Eu alimentarei ele com 3.3V. Mas nao é esta a questão onde quis chegar. Abri o tópico buscando esclarecer/discutir o seguinte:

Quando a carga em uma saida digital é muito baixa (supondo 50 a 100uA, por exemplo), a tensão de saida desta saída digital tende a ficar muito próxima dos valores de VCC e GND ???????

[mister nintendo]

só para mim aprender mais que pic é esse

cara creio que a tensão de saida não vai variar pela carga consumida acho que uma frase para entender melhor seria essa

se a tensão variar varia a corrente na saida mas se a corrente variar não varia a tensão de saida

mas eu acho nunca fui pesquisar sobre o assunto pois não creio que faça grande diferença

[Zin]

Verifique o datashet do PIC que você vai usar, como é a entrada, VIL de um MCU de 3,3V como o PIC16LF1904 é de 0,15*VDD ~ 0,5V. Se a entrada não tolerar +5V você terá que usar um buffer ou um divisor de tensão resistivo.

[maskador]

só para mim aprender mais que pic é esse

cara creio que a tensão de saida não vai variar pela carga consumida acho que uma frase para entender melhor seria essa

se a tensão variar varia a corrente na saida mas se a corrente variar não varia a tensão de saida

mas eu acho nunca fui pesquisar sobre o assunto pois não creio que faça grande diferença

É um PIC32MX795F512L e um PIC18F46J50 alimentados em 3.3V

[mister nintendo]

vi que tem algumas portas que toleram 5.5v

vi o datasheet

[maskador]

Verifique o datashet do PIC que você vai usar, como é a entrada, VIL de um MCU de 3,3V como o PIC16LF1904 é de 0,15*VDD ~ 0,5V. Se a entrada não tolerar +5V você terá que usar um buffer ou um divisor de tensão resistivo.

As entradas destes PICs toleram até 5.5V nas entradas digitais que usarei.

Exemplo:

- o PIC32 está alimentado em 3.3V e tolera 5.5V no pino de entrada C1RX.

- o MCP2551 está aliementado em 5V

- Tenho o seguinte esquema de conexao:

PIC32 C1RX pin VIH = 2.64V min <------- MCP2551 RX pin VOH = 3.5V min [OK]

PIC32 C1RX pin VIL = 0.66V max <------- MCP2551 RX pin VOL = 0.8V max [NOK]

Acho que a solução é mesmo usar um divisor de tensão na saída no pino RX do MCP2551, de forma que se der 0,8V na saída dele, eu tenha uma tensão inferior a 0,66V na entrada do PIC.

O problema é que o VOH min e o VOL max do MCP2551 sao especificados para uma corrente de 8mA de carga. Gostaria de saber, em teoria, se esta carga nao existisse ou fosse muito baixa (100uA, por exemplo), se a tensão de saída do pino RX do MCP2551 tenderia a ficar muito próxima a 5V (para nivel 1) e 0V (nivel 0), visto que nao há corrente na saida.

Pois uma coisa é certa, dentro do MCP2551, no pino de saída (RX) tem uma par de transistores MOSFET (canal N e canal P), que chaveiam o VCC e o GND no pino externo. Estes MOSFET tem uma resistência de condução (RDSon), então quando maior a corrente circulando por eles maior a queda de tensão sobre eles e menor será a tensão de saída. Por isto que me veio a dúvida, se um pino de saída digital estiver sem carga ou ela for muito baixa, as tensões de saída tenderão a se aproximar de 0V e 5V no MCP2551? Eles só mostram as especificações de VOH e VOL no datasheet para correntes de 8mA.

[mister nintendo]

Pois uma coisa é certa, dentro do PIC, no pino de saída (RX do MCP2551) tem uma par de transistores MOSFET (canal N e canal P), que chaveiam o VCC e o GND no pino externo. Estes MOSFET tem uma resistência de condução (RDSon), então quando maior a corrente circulando por eles maior a queda de tensão e menor a tensão de saída, por isto a dúvida que me veio a dúvida, se um pino de saída digital estiver sem carga ou ela sem muito baixa, as tensões de saída tenderão a se aproximar de 0V e 5V no MCP2551? Eles só mostram as especificações de VOH e VOL no datasheet para correntes de 8mA.

não sabia disto

se for assim colocando um resistor em serie com a saida do MCP2551 e a entrada do pic pode ajudar?

[Zin]

A tensão VOL é o produto da corrente e do Rdson do mosfet, interno do MCP2551. Quanto maior a corrente, maior será esta tensão(no caso do nivel baixo), no seu caso a tensão está próxima de 0V (100uA).

Só tenho uma ressalva, se você pretende usar este circuito em um carro ou ambiente industrial, é interessante usar um resistor da entrada do PIC ao terra, para evitar que um ruído presente no ambiente, possa jogar este VOL acima do permitido.

[maskador]

A tensão VOL é o produto da corrente e do Rdson do mosfet, interno do MCP2551. Quanto maior a corrente, maior será esta tensão(no caso do nivel baixo), no seu caso a tensão está próxima de 0V (100uA).

Só tenho uma ressalva, se você pretende usar este circuito em um carro ou ambiente industrial, é interessante usar um resistor da entrada do PIC ao terra, para evitar que um ruído presente no ambiente, possa jogar este VOL acima do permitido.

Você conseguiu entender a minha dúvida, era exatamente desta forma que eu estava pensando, só queria ouvir a opinião dos usuários do fórum a respeito. Qualquer ressalva / recomendação será bem vinda.

Quando a saída está em nivel 0: Vout = RDSon * Corrente de saída [corrente entrando na saída digital - SINK]

Quando a saída está em nivel 1: Vout = VCC - (RDSon * Corrente de saída). [corrente saindo da saída digital - SOURCE]

Sobre o que você disse que colocar o resistor de pull-down no pino de entrada do PIC. Por que eu conectaria este resistor se a própria saída digital do MCP2551 (quando está em nível 0) nada mais é do que um resistor de baixa resistência (<100 Ohms, por exemplo) conectada à referencia do circuito?

EDIT:

Outro detalhe é que a entrada digital do PIC32 em questão (C1RX) é do tipo Schmitt Trigger e tolerante a até 5.5V.

Considerando o PIC alimentado em exatamente 3.3V:

O VIL MAXIMO deste pino é 0,66V (0,2 * 3,3V) segundo o datasheet do PIC32

O VIH MINIMO deste pino é 2,64V (0,8 * 3.3V) segundo o datasheet do PIC32

Supondo que no momento T1 o pino de entrada C1RX esteja reconhecido como nivel 0 (Vin < 0,66V). Para que ele seja reconhecido como nivel como 1 em um momento maior que T1, a tensão de entrada deve passar de pelo menos 2,64V, caso contrario a entrada continuará a ser recohecida como nivel 0 (ou seja, se tensão de entrada for > 0,66V E < 2,64V a entrada permanecerá reconhecida como nivel 0).

Isto não seria válido somente se o PIC estiver longe do MCP2551 na placa e eu colocasse o resistor próximo do PIC?

[Zin]

Você conseguiu entender a minha dúvida, era exatamente desta forma que eu estava pensando.

Quando a saída está em nivel 0: Vout = RDSon * Corrente de saída [corrente entrando na saída digital - SINK]

Quando a saída está em nivel 1: Vout = VCC - (RDSon * Corrente de saída). [corrente saindo da saída digital - SOURCE]

Sobre o que você disse que colocar o resistor de pull-down no pino de entrada do PIC. Por que eu conectaria este resistor se a própria saída digital do MCP2551 (quando está em nível 0) nada mais é do que um resistor de baixa resistência (<100 Ohms, por exemplo) conectada à referencia do circuito?

Isto não seria válido somente se o PIC estiver longe do MCP2551 na placa e eu colocasse o resistor próximo do PIC?

Tem razão, o valor já seria baixo, devido ao RDSon e não há necessidade deste resistor.

Já tive cada dor de cabeça com ruído, que eu já coloco resistor pull-down de forma automática.

[maskador]

Tem razão, o valor já seria baixo, devido ao RDSon e não há necessidade deste resistor.

Já tive cada dor de cabeça com ruído, que eu já coloco resistor pull-down de forma automática.

Certo valeu por compartilhar seu conhecimento.

Eu também sempre tenho essa preocupação com ruídos, não usar circuito com impedância de entrada muito alta etc...

Que loucura é fazer projetos eletrônicos.... se a saída do MCP2551 fosse do tipo coletor aberto ou dreno aberto e fosse necessário eu conectar um resistor de pull-up para "puxar" a saída para nivel 1 quando o transistor interno da saida do MCP2551 ficasse em corte:

- Quando o a saída do MCP2551 estivesse em nível 1 (saída flutuando em alta impedância), quanto maior o valor de resistor de pull-up, maior seria a facilidade de entrada de ruídos que se propagam pelo ar e maior seria a constante RC formada pela resistência do pull-up e a capacitância intrínseca do pino de entrada digital do PIC, limitando o uso para até uma determinada frequência (baudrate). O sinal "visto" na entrada do PIC não ficaria bem quadrado, mas sim com formato trapezoidal.

- Quando a saída do MCP2551 estivesse em nível 0 (saída saturada, transistor NPN ou MOSFET tipo N conduzindo), quanto menor o valor de resistor de pull-up, maior a corrente drenada pelo transistor de saída do MCP2551 e maior seria o VOL dele.

É complicado, sempre tem o lado negativo e positivo para qualquer mudança pequena.

Moderador, por favor não colocar o tópico como resolvido ainda, gostaria de ouvir a opinião de outros usuários.