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[参考译文] TM4C129XNCZAD:最大 IO 电压、令人困惑的数据表

Guru**** 2380860 points
Other Parts Discussed in Thread: SN74CBTLV1G125
请注意,本文内容源自机器翻译,可能存在语法或其它翻译错误,仅供参考。如需获取准确内容,请参阅链接中的英语原文或自行翻译。

https://e2e.ti.com/support/microcontrollers/arm-based-microcontrollers-group/arm-based-microcontrollers/f/arm-based-microcontrollers-forum/671403/tm4c129xnczad-max-io-voltage-confusing-datasheet

器件型号:TM4C129XNCZAD
主题中讨论的其他器件:SN74CBTLV1G125

当器件未通电时、我对 ESD 结构以及 GPIO 和参考+输入的用法感到困惑。 我指的是截至2014年6月的器件数据表

最大额定值(表32-1)状态:

VIN_GPIO |输入电压|-0.3 | 4 | V

表32-7. "建议的快速 GPIO 焊盘工作条件":

VIH |快速 GPIO 高电平输入电压| 0.65 * VDD |-| 4 | V

这两种规格都与 VDD 无关、因此不能假设 VDD 具有钳位二极管。

但表32-37。 "非功率 I/O 管脚电压/电流特性"状态

VIO | IO 焊盘电压限值(如果受电压保护)|-0.3 | VDD | VDD+0.3 | V

该规范与图32-17一致。 "针对非电源引脚的 ESD 保护(除了唤醒信号)"、但与其他两个表形成对比。

有人能澄清这个问题吗?

我必须为器件提供3.3V 外部基准电压。 有没有关于如何执行该操作的建议?

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    表32-1的绝对最大输入电压4V 是在可能发生损坏之前可以施加的最大电压。 如果对未供电的器件施加该电压、则将违反表32-37中的规格、其中规定必须将最大正注入电流限制为2mA。 简而言之、只有当 VDD 也接近4V 时、才能达到4V 绝对限值。 如图32-17所示、VDD 上有一个钳位二极管。

    他是 VrefA+的参考吗? 最好在器件未通电时不对 VrefA+施加3.3V 基准。 否则、您必须添加1.7K 的串联电阻、这样会使基准电压下降750mV。 不是一个好的解决方案。
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    尊敬的克罗斯比先生:

    感谢您澄清我的问题。
    与 TI 一样、读者可以方便地将这些表粘附在一起、例如、对于我所熟知的所有标准逻辑 IC。 似乎有一个简单的规则:将二极管钳位到 VCC <=>输入最大值 以 VCC+x 表示的额定值;ESD 保护等齐纳二极管<=>绝对值。
    现在、这两个表是32页分隔的、第二个表很容易被忽略。
    您的解释仍然与建议的工作条件不一致:VDD max = 3.63V =>最大 输入电压= 3.93V!= 4V 根据表32-7"建议的快速 GPIO 焊盘工作条件"。
    您可以交叉检查数据表并要求改进吗?

    w.r.t。基准:我将让 μ µC 切换5V 电源轨、因此提供的5V 基准器件也将切换。

    提前感谢您!

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    Probst 先生、您好!
    您提出了一个很好的建议。 我将向您提出改进我们数据表的建议。
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    [µC 用户="Sven Probst"]我要让 v í a 切换5V 电源轨,[/quot]

    感受您的痛苦-您应该知道"营销"经常在技术写作人员的帮助下"裂开鞭子"- MCU 手册超过1、000页。   (永远也不会"真正"完成!)

    现在引用您的报价-只是为了确保 (不会有任何问题)-您的 MCU 可以 " 关闭5V 电源轨-但移除该5V 电源轨(然后)是否会从  MCU 中"移除3V3"(怀疑从5V 电源轨中弹簧)?   如果是- MCU (然后)如何"重新打开该5V 电源轨?"    (被问及、我们不止一次观察(甚至)大型客户-变得如此受人左右。)

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    非常感谢您的评论。 在这个论坛中感受到人们的支持是很好的。
    实际上、在原始设计中、3.3V 源自5V 电源轨。 我必须使用下一个上轨、即18V。 遗憾的是、降压转换器会降低效率、但这并不是该设计的主要考虑因素。
    也许 TI 可以考虑采用不同的 ESD 结构或为模拟输入使用缓冲器。 现在存在差异:ADC 应由低阻抗源供电、但必须施加限流电阻器才能达到<2mA (例如、使用外部传感器时、无法关闭)。 为外部钳位提供 Vf 小于300mV 的肖特基二极管也不是一项简单的任务。 外部缓冲器是超时的。 如果您对通用解决方案有任何提示、请告诉我。
    如果满足以下条件、请告知我:
    ADC 阻抗主要由电容器开关决定。 在本例中、我要测量的信号很慢、因此低采样率就足够了。 是否可以通过10k 等方式将信号连接到 ADC 输入端、并在 ADC 输入端放置一个100nF 的电容器(以使动态阻抗变为低电平)? 我希望在100个样本/秒时达到接近12位的分辨率

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    我很担心您的10K R -与 ADC 输入串联-即使与 ADC 输入端的100nF 电容器(非常接近)-(可能)也会证明过高。   (但我会部署它-(测试/测量) - 100nF 电容器(可能)可以为您节省成本。)   而且、在 MCU 和您独特的设计所产生的相互冲突的需求下、您会处于一个困难的位置。

    虽然您注意 到在您的外部传感器( 无法关闭)和 MCU" 证明过冲"(它们看起来是"最好的")之间强加缓冲 器、以满足您(独特的、甚至是冲突的)电路需求。

    我想补充一点、据我所知、"混合信号、MCU"不能(真正)实现12位精度。   我们的调查结果-跨多个 ARM 供应商(包括 Cortex M4和 M7s)显示3 lsb 为"抖动/可疑"。   应用于 VDDA+的"参考"的质量 也非常重要。

    您对项目成功的担忧和"关注细节"是一个好兆头...

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    我刚记得一个非常通用的问题解决方案:SN74CBTLV1G125

    此总线开关(Ron <=15欧姆)可在禁用或未使用 Ioff 规格为10µA Ω 的电源时将处理器引脚与外部信号隔离。 我刚刚在实验室中检查过它、它确实起作用了:在未加电时、您可以对其通道引脚施加4V 电压、而不会产生任何显著的电流。

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    同意-这个芯片相当"问题解决者"。

    问题仍然存在-我对数据表的审查表明(直接报价如下):
    '当输出使能(OE)输入为高电平时、此开关被禁用。'

    您注意到需要"将处理器引脚与外部信号隔离(同时)"未供电"-并且必须将引脚(OE)驱动至2V 或更高电压才能实现此类隔离-必须从"非 MCU"源施加(OE)信号电压-这是不是吗?

    如果是这样、由于 MCU 看起来不是控制源、那么在启用输出时如何切换引脚(OE)?    (怀疑设置为集电极开路(逆变器)的小信号晶体管可以在 MCU 的 GPIO 和"解算器"引脚(OE)之间施加、使 MCU 在通电后能够"控制(OE)"。)   通过这种方式-"外部电路"(单独)提供"禁用开关"的电压-并且(仅在通电时) MCU 可以"启用或禁用"开关...

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    请查看数据表的其他行:
    "该器件完全符合使用 Ioff 的局部断电应用的规范。 Ioff 特性可确保这种损坏
    当器件断电时、电流不会回流过器件。 该器件在断电期间具有隔离功能。"
    此外:
    "为了确保加电或断电期间的高阻抗状态、NOE 应通过一个上拉电阻器连接到 VCC
    电阻;"

    因此、SN74CBTLV1G125可由与处理器相同的电源供电。 如数据表中所述、该器件通过 NOE 上拉电阻保持隔离。 然后、NOE 可由一个处理器引脚驱动(在加电期间为高阻抗、直到被配置)、或者只由一个电源正常信号驱动。 我不确定升降模块的 VDD3ON 模式是否需要特别考虑、因为"第一种机制(VDD3ON 模式)使用内部开关来控制 Cortex-M4F 的电源
    大多数模拟和数字功能、同时保持 I/O 引脚电源"(处理器数据表)。 因此、控制 NOE 的处理器引脚可以使 SN74CBTLV1G125保持开启状态、同时关闭模拟功能。 这可能是一个问题,例如外部 VrefA+?

    我最喜欢目前的电源正常信号解决方案、因为它具有本质安全(无需软件干预)、节省了处理器引脚、它已经可以从降压转换器获得(可能需要 BSS138才能反相)。

    请告诉我,如果我忽略了一些东西...
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    我可以不赞同吗?   我(DID)"查看" (甚至)数据表中的其他行。

    让我们返回到该开关数据表。   '当输出使能(OE)输入为高电平时、此开关被禁用。'

    现在您声称开关 IC、 "可以使用与处理器相同的电源供电。"   因此-当 MCU 断电 MCU 电源将提供(OE)、(OE)如何(随后)保持其"高输入?"   很明显-它不能!

    您可能会注意到、在我的本文的最后一段中、我建议使用"非 MCU"电源提供"(OE)电压"、因为 MCU 在未通电时无法保持(OE)高电平!

    我在这种逻辑中看不到任何错误!    事实上——我现在就要说明这种方法(OE 持高)的“优势!”  

    开关数据表中的(新)报价注释: "器件在断电期间具有隔离功能。"   "禁用"发生了什么情况?   为什么会发生无法解释的变化?   (注意:这是向供应商询问的-不是您的!)   " 断电期间的隔离"是否已完全/正确定义?   这是否意味着"仅"从开关的"VDD"引脚上移除电源?   通过  (OE)拉高实现的"隔离"是否强大/可靠且稳健-如"禁用"?

    为什么  使用不同的术语 -如果它们的含义是"相同的?    (曾在工程与法律学校-词语/短语/条款... 有含义...  而且、" 断电期间的隔离"或"禁用(在我看来)都没有-  完全/适当地详细/披露...)    而且-"残疾"一词是否比   "有隔离?"这一模糊/较小的词更强大、更有影响力?   我希望您的设计取得成功-因此我会选择 (部分)"供应商条款清晰度"-并遵守 "禁用"的电路要求-以确保(最)安全。    

    请注意、您的 Thread 主题行中提到 了"MCU 的数据表混淆?"   这种"混淆"可能也已流入您的开关 IC 的数据表 中?   (通过同一供应商!)

    您已经部署(或即将部署)的芯片证明(非常)非常适合您的任务。   (公司/I 将"窃取应用程序"-但当 MCU 断电时、我们将从非 MCU 源驱动开关(OE)。)   (最好确保"完全/正确 的开关 禁用!")

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    很抱歉,我不打算说你没有再读这些行--没有犯罪!

    我不打算讨论语言的含义,而不是我的母语。 I.M.H.O.数据表听起来非常清晰、并且有清晰的信息表明隔离的含义:IOFF<T 10µA@Ü V VCC = 0、VI 或 VO = 0至3.6V
    为了实现足够好地保护 μ µC 引脚的应用、我们在过去成功地将该器件用于类似的应用。 如果您希望实现小于10µA μ A 的目标、则必须使用您所介绍的解决方案。
    µC、需要特别考虑 Δ I 关闭的时间间隔。 有两种情况:
    外部信号限制为(VDD 欠压复位阈值)最大2.77V+0.3V =>µC µC 一个连接到 NOE 引脚的 µC Ω 输出和一个到 Vcc 的上拉电阻器(对于 Ω 和总线开关是一样的)来完成此任务:只要 μ F 不处于复位状态、总线开关就会保持例如打开。 当 µC Ω 被复位时、引脚获得高 Z、因此上拉电阻器禁用总线开关(如其数据表中所述)。
    2.外部信号高于3.07V 且<= Vcc、nom =>我们需要一个良好的电压监控器或一个 µC μ A 内部比较器、以便在 Vcc 降至 Vcc、nom-0.3V 以下(或类似方法)时已经关闭总线开关。
    在我们的案例中、您的解决方案不适用、因为在某些情况下根本没有可用的电源(某些 µC Ω 引脚连接到 PCB 外部3.3V UART 通信)。
    我最初提到总线开关的目的并不是提供完整的解决方案。 但是 Ioff 规格、低价格和紧凑的封装让我觉得其他开发人员也会感兴趣。
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    感谢您(另一位)有充分论据且清晰的写作-非常感谢。   我发现您有能力"深入了解数据表-并从不同 的数据表段/位置(甚至意外数据)收集数据-既引人注目又有效。"

    我确实支持 芯片供应商使用"不同的术语"-(很明显)描述相同的性能参数-稳定/不需要-甚至是"混乱"。

    现在、您确实说(我的)解决方案 "不适合、因为这里简单地说、"在某些情况下、没有可用的电源。"   然而-是否未报告(之前)-正在部署此"开关 IC"-因为您的传感器 "在 您的 MCU 断电时"仍保持供电?    [您在这里的帖子- 3月13日-下午5:34请注意、 (例如、使用外部传感器时、您无法关闭)]     传感器电源 必须可用-一定不能使用?   另请注意-这是来自那些仍然供电的传感器的(不需要的)"信号通过"-您(正确)会寻求从 MCU 阻止它...

    我完全同意您的观点-您对这款"开关 IC"的介绍-甚至在其"保护 MCU 模式"之外/之外-可能会在此处证明对许多人具有巨大价值。   

    感谢您介绍此(鲜为人知)解决方案-您的解决方案确实证明了 "理想的论坛精神..."

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    我必须承认、我的帖子与我们当前项目的不同界面相关。 这些传感器具有我所提到的功率、但 UART 通信连接到模块、这些模块以不同的方式直接从48V 电源轨获取功率。 尤其是在调试期间、可以在整个 µC PCB 没有电源连接的情况下为这些器件供电。