了解微控制器的直流電氣特性

本教程介紹了達拉斯半導(dǎo)體DS80C320高速微控制器數(shù)據(jù)手冊中的所有直流特性。此信息也適用于其他達拉斯半導(dǎo)體微控制器，如DS80C310、DS87C520、DS87C530、DS80C390和DS89C450。

概述

對于沒有經(jīng)驗的設(shè)計人員來說，理解集成電路數(shù)據(jù)手冊中介紹的電氣特性可能會令人困惑。如果被誤解，新設(shè)計可能會被證明是災(zāi)難性的。本教程旨在揭開Maxim微控制器產(chǎn)品系列穩(wěn)態(tài)特性的神秘面紗。

DS80C320只是Maxim提供的眾多高速微控制器之一。通過了解該微控制器的直流特性，新手設(shè)計人員可以更好地了解具有附加功能的其他微控制器。

絕對最大額定值

DS80C320數(shù)據(jù)資料的絕對最大額定值部分描述了相對于器件的應(yīng)力條件。這些參數(shù)不設(shè)置設(shè)備在較長時間內(nèi)允許的最大和最小操作條件。相反，它們是設(shè)備受到壓力的限制性操作和環(huán)境條件。如果設(shè)備長時間暴露在這些參數(shù)下，則無法保證，并且設(shè)備可靠性可能會受到影響。例如，在印刷電路板的組裝過程中，微控制器暴露在+180°C的焊接溫度下15秒。絕對最大額定值表示焊接溫度為 +160°C，持續(xù) 10 秒。在這種情況下，微控制器的可靠性受到了損害。

直流電氣特性

表中的直流電氣特性特定于溫度范圍和工作電壓。溫度范圍適用于商業(yè)規(guī)格（0°C 至 +70°C）和工業(yè)規(guī)格（-40°C 至 +85°C）。

本應(yīng)用筆記著眼于DS80C320微控制器的直流電氣特性表，并檢查該器件的所有參數(shù)及其對設(shè)計人員的意義。

該表分為七列，分別標(biāo)記為參數(shù)、符號、最小值（最小值）、典型值（典型值）、最大值（最大值）、單位和注釋?！白⑨尅绷兄械臄?shù)字指向與表中給定的值關(guān)聯(lián)的條件說明。這些緊跟在直流電氣特性表后面找到。了解這些條件很重要。

DS80C320 直流電氣特性

工作電源電壓是從電源施加到微控制器上的VCC引腳的電壓。數(shù)字器件的典型電壓為+5.0V ±10%，因此最小和最大額定值。應(yīng)該注意的是，在任何數(shù)字設(shè)計中都應(yīng)使用清潔、穩(wěn)壓的電源。如果噪聲（如電壓尖峰）超過數(shù)據(jù)手冊開頭確定的絕對最大額定值，則會影響器件的可靠性。注1規(guī)定所有電壓均以地為基準(zhǔn)。

DS80C320集成了精密帶隙電壓基準(zhǔn)，用于確定何時抄送超出容忍范圍。帶隙基準(zhǔn)電壓源提供與 V 進行比較的精確電壓抄送.如果 V抄送應(yīng)下降，電源監(jiān)視器將其與帶隙基準(zhǔn)進行比較。微控制器內(nèi)部的模擬電路檢測何時 V抄送已超過預(yù)定的電源故障警告閾值。在電源電壓較低的情況下，可以產(chǎn)生可選的預(yù)警電源故障中斷。當(dāng) Vcc達到 VPFW閾值時，設(shè)備生成電源故障中斷。

最小工作電壓參數(shù)描述觸發(fā)電源故障復(fù)位的電源電壓范圍。在此條件之前，電源電壓必須通過電源故障警告最小電壓。如果未啟用電源故障警告中斷且 Vcc超過最小工作電壓閾值，將發(fā)生電源故障復(fù)位。電源失效復(fù)位后，器件停止操作，并將所有輸出引腳置于復(fù)位狀態(tài)。當(dāng) Vcc電壓恢復(fù)并超過VRST，內(nèi)部檢測電路激活片內(nèi)晶體振蕩器，并計算 65，536 個振蕩器時鐘。如果 Vcc低于 VRST閾值 在此啟動期間，進程將重新啟動。

如果毫安表與VCC引腳串聯(lián)，它將指示器件總電流消耗ICC。電源電流是工作頻率的函數(shù)。DS80C320數(shù)據(jù)資料中的直流特性表后面是ICC與頻率的關(guān)系曲線。請注意 ICC 如何隨著頻率的增加而增加。另請注意，VCC 保持不變。數(shù)據(jù)手冊中的ICC值是在受控條件下測量的。一個外部 25MHz 時鐘源驅(qū)動微控制器的 XTAL1 引腳。VCC 和 RST 引腳連接到 5.5V。DS80C320上的所有其他引腳均斷開。

當(dāng)軟件調(diào)用空閑模式時，內(nèi)部時鐘、串行端口和計時器將保持運行。但是，在此模式下不執(zhí)行內(nèi)存訪問。如前所述，功耗與晶體頻率有關(guān)。空閑模式電流是最終電路設(shè)計中晶體頻率的函數(shù)?？臻e模式下的電源電流測量方式與活動模式下的電源電流測量方式相同，只是RST引腳接地。

由于所有時鐘操作都停止，停止模式提供的功耗低于空閑模式。為了實現(xiàn)更大的功耗降低，可以通過軟件禁用帶隙基準(zhǔn)電壓源。這是停止模式的默認狀態(tài)。該電流的測量方式與活動和空閑模式相同，只是沒有時鐘源。XTAL1 引腳和 RST 引腳接地，Vcc為 5.5V，所有其他引腳均斷開。

當(dāng)調(diào)用停止模式時，它將微控制器置于最低功耗狀態(tài)。存在靜態(tài)條件，而計時器和串行通信停止，處理停止。要退出停止模式，可以使用電源故障中斷或非時鐘外部中斷。如果使用電源故障中斷退出停止模式，則必須使能帶隙基準(zhǔn)電壓源。在這種情況下，由于帶隙基準(zhǔn)電壓源電路的電流要求，電源電流較高。DS80C320在此條件下典型功耗為50μA，最大值為80μA。注釋 4 和 10 狀態(tài) XTAL1 和 RST 引腳接地，V抄送為5.5V，如果器件在工業(yè)溫度范圍內(nèi)使用，則最大電流可能高達200μA。

輸入低電平是邏輯電平低電平下所有輸入引腳的電壓范圍。請注意，最小電壓為 -0.3V。因為DS80C320由+V供電抄送以地為參考，-0.3V接入中的負電壓會導(dǎo)致微控制器運行不可靠，甚至更糟的是損壞器件。大于+0.8V的電壓可以解釋為未定義的狀態(tài)或邏輯電平高電平。

輸入高電平是除 XTAL1 和 RST 之外的所有輸入引腳在邏輯電平高電平時的電壓范圍。小于最小規(guī)定值的電壓可解釋為未定義的狀態(tài)或邏輯電平低電平和超過最大值V的電壓抄送+ 0.3V可能會損壞微控制器。

此參數(shù)特定于 XTAL1 和 RST 引腳。請注意，與微控制器上的其他引腳相比，這兩個引腳的最小電壓更高。這樣做是為了提高XTAL1和RST引腳的抗擾度，與器件上的其他引腳相比。如果超過最大電壓，微控制器可能會損壞。

當(dāng)與端口 1 和 3 關(guān)聯(lián)的引腳處于邏輯低電平狀態(tài)時，它們會吸收來自外部電源的電流。源可以是邏輯門的輸入或上拉電阻等器件。該參數(shù)表示，當(dāng)灌電流為0.45mA時，端口引腳處測得的電壓不超過1.6V。

這是了解DS0C80端口320的重要參數(shù)。0 型微控制器上的端口 8051 為漏極開路。所有其他端口均具有內(nèi)部上拉電阻。要將端口 0 用作通用 I/O，需要某種形式的上拉電阻。如果在端口 0 上使用外部上拉電阻，則只要灌電流不超過 I 內(nèi)，端口 0 引腳上的最大電壓就不會超過最大電壓值老.DS80C320在一個方面有所不同。它在端口 0 上沒有鎖存器，因為沒有內(nèi)部程序存儲器。因此，端口 0 不能用作通用 I/O 端口。當(dāng)尋址外部存儲器器件時，端口0、2、ALE和/PSEN引腳在吸收0.45mA電流時不超過3.2V。

當(dāng)DS80C320輸出邏輯高電平時，連接到端口引腳或ALE或/PSEN引腳的負載會導(dǎo)致電流從微控制器流向負載。I 的負數(shù)哦表示電流來自微控制器。如果外部負載的吸收電流不超過50μA，則引腳處測得的最小輸出電壓等于或大于2.4V。用于此參數(shù)的測試條件假定 RST 和 V抄送具有相同的潛力。此條件模擬引腳在 I/O 模式下的操作。

此條件反映了處于轉(zhuǎn)換模式的端口，即從 0 更改為 1 狀態(tài)。當(dāng)端口引腳從 0 更改為 1 時，單觸發(fā)電路在兩個時鐘周期內(nèi)用力驅(qū)動端口引腳，以幫助實現(xiàn)強上拉。在雙周期轉(zhuǎn)換結(jié)束時，弱上拉取代強上拉，使端口保持在邏輯 1 狀態(tài)。這種弱上拉一直持續(xù)到下一個 1 比 0 過渡。在0對1轉(zhuǎn)換期間，這些引腳上的電壓不低于2.4V，前提是負載從微控制器吸收的電流不超過1.5mA。

該參數(shù)表示端口 0 和端口 2 引腳以及 ALE 和/PSEN 上的最小高輸出電壓不低于 2.4V，當(dāng)尋址外部存儲器且微控制器提供 8mA 電流時。

當(dāng)端口引腳配置為輸入時，它在內(nèi)部被拉至邏輯1。根據(jù)外部負載，端口引腳提供電流。在這種情況下，當(dāng)微控制器端口引腳加載到0.45V的外部壓降時，最大電流從微控制器端口引腳源出。當(dāng)端口引腳上存在0.45V時，最大電流為55μA，從引腳流出。

當(dāng)端口引腳將狀態(tài)從邏輯 1 切換到邏輯 0 時，電流從引腳流向外部負載。在從V轉(zhuǎn)換期間，最大電流出現(xiàn)在大約2V處抄送至 0V。

當(dāng)端口 0 用作外部設(shè)備的地址總線時，當(dāng)輸入電壓介于 V 之間時，漏電流流過抄送和 0.45V。在總線模式下，端口 0 中采用弱保持鎖存器。在電壓轉(zhuǎn)換期間，端口引腳可以吸收電流或拉出電流。在轉(zhuǎn)換期間，峰值電流出現(xiàn)在大約2V。

DS80C320的復(fù)位引腳具有內(nèi)部下拉電阻。最小電阻為50kΩ，最大電阻為170kΩ。這允許用戶合并各種有線OR條件進行復(fù)位。在某些版本的8051型微控制器上，需要外部RC組合來實現(xiàn)上電復(fù)位。此功能由DS80C320內(nèi)置。

審核編輯：郭婷