Почему светодиоды на большинстве встроенных конструкций инвертированы?

Я заметил, что на всех моих оценочных досках, которые у меня были до этого момента. Все светодиоды были подключены в активном низком уровне к порту микроконтроллера. Я понимаю, что с точки зрения безопасности лучше иметь активные линии с низким RESET и тому подобное. Но почему светодиоды?

Это все еще тот случай, когда контакты ввода-вывода MCU часто имеют более слабый ток источника питания, чем ток утечки.

В типичном выходе CMOS MCU, когда они работают НИЗКОЕ, они включают N-канальный MOSFET; и когда они едут в ВЫСОКОМ, они включают P-канал MOSFET. (Они никогда не включают их обоих одновременно!) Из-за различий в мобильности, которые применяются для N-канала по сравнению с P-каналом (примерно в 2–3 раза), требуется дополнительное усилие, чтобы сделать P- Канальное устройство демонстрирует аналогичное «качество» как коммутатор. Некоторые идут на это дополнительное усилие. Некоторые нет. Если нет, то способность поглощать (N-канал) или источник (P-канал) тока будет отличаться.

Некоторые из них почти симметричны, так как могут приносить почти столько же, сколько могут тонуть. (Это просто означает, что они примерно так же хороши в переключении на землю, как и в переключателе на шину электропитания.) Но даже если предпринимаются дополнительные проблемы, есть и другие проблемы, которые делают маловероятным, что два устройства будут полностью похожи и все еще обычно случается так, что сторона источника все еще по крайней мере несколько более слаба.

Но в конечном итоге, всегда полезно посмотреть на таблицу, чтобы увидеть. Вот пример из PIC12F519 (одна из самых дешевых частей от Microchip, которая все еще включает некоторое внутреннее, записываемое энергонезависимое хранилище для данных.)

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

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

Вы можете легко увидеть, что они даже не пытаются показывать те же самые тонущие и текущие возможности поиска.

$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$

Довольно часто (хотя и не так часто, как раньше) выходные выводы микроконтроллера могут потреблять больший ток в низком состоянии, чем в высоком состоянии. В результате дизайнеры привыкли ставить светодиоды или что-то еще, что требует высокого (для вывода микроконтроллера) тока между питанием и выводом, а не между землей и выводом. Когда микро имеет симметричную способность источника / приемника, это не является необходимым, но также не наносит вреда.

Например, вот фрагмент кода PIC 16F1459 (сравнительно недавняя и, безусловно, основная часть производства):

Обратите внимание, что токи в случае низкого выходного напряжения выше при том же напряжении питания, что и в случае высокого выходного напряжения . Кроме того, токи утечки определены для повышения на 600 мВ, а токи истока для падения на 700 мВ. В целом, этот микро имеет существенно более сильные драйверы низких частот на своих обычных выводах ввода / вывода.

Многие новые микро-системы симметричны, особенно те, которые в первую очередь не имеют большой способности источника / приемника.

Когда светодиод требует больше тока, чем может выдержать цифровой выход, или, по крайней мере, больше, чем вы хотите, чтобы он обрабатывал, вам необходимо использовать внешний транзистор. Низкий боковой переключатель является естественным и простым выбором. Затем светодиод подключается между источником питания и этим транзистором.

С помощью выпадающего дизайна можно переключать устройство (например, светодиод) с питанием 5 В, используя 1,8 В, но допускающий 5 В микроконтроллер, без каких-либо внешних компонентов.

Когда вывод (настроенный с открытым стоком) не опущен, он плавает, поскольку ток не потребляется, напряжение будет плавать до напряжения питания светодиода, так что до 5В. Это нормально для некоторых, но не для всех низковольтных микрофонов.

Таким образом, вы можете подключить светодиоды непосредственно от линии питания и использовать преобразователь напряжения с более низким током для микро. Это единственный способ использовать, например. синие светодиоды на 1,8 В микро без добавления дополнительных компонентов.

Например, контакты серии NXP LPC81xM допускают 5 В при питании микро, даже при 1,8 В

Набор данных NXP LPC81xM

Поскольку полевые утюги с открытым стоком обычно потребляют больше тока, чем двухтактные, а иногда даже допускают более широкий диапазон напряжений. Использование светодиода с открытым стоком работает только при активной низкой конфигурации. Зависит от микро, хотя некоторые только двухтактные.