Serwis Edukacyjny
w I-LO w Tarnowie
obrazek

Materiały dla uczniów liceum

  Wyjście       Spis treści       Wstecz       Dalej  

obrazek

Autor artykułu: mgr Jerzy Wałaszek
Konsultacje: Wojciech Grodowski, mgr inż. Janusz Wałaszek

©2024 mgr Jerzy Wałaszek
I LO w Tarnowie

obrazek

Mikrokontrolery

ATmega640/1280/1281/2560/2561

Parametry typowe

obrazek

Educational and Non-Profit Use of Copyrighted Material:

If you use Microchip copyrighted material solely for educational (non-profit) purposes falling under the “fair use” exception of the U.S. Copyright Act of 1976 then you do not need Microchip’s written permission. For example, Microchip’s permission is not required when using copyrighted material in: (1) an academic report, thesis, or dissertation; (2) classroom handouts or textbook; or (3) a presentation or article that is solely educational in nature (e.g., technical article published in a magazine).

https://www.microchip.com/about-us/legal-information/copyright-usage-guidelines

SPIS TREŚCI
Podrozdziały

obrazek

Dane zebrane w tym rozdziale zostały oparte głównie na symulacjach i cechach podobnych mikrokontrolerów produkowanych takimi samymi metodami. Stąd dane te należy traktować jedynie jako wskazówki zachowania się układu.

Poniższe wykresy ukazują typowe zachowanie się mikrokontrolera. Danych tych nie testowano podczas produkcji. Wszystkie pomiary poboru prądu dokonano przy wszystkich końcówkach we/wy skonfigurowanych jako wejścia z włączonymi wewnętrznymi opornikami podciągającymi. Jako źródło zegarowe użyto generatora sinusoidalnego z wyjściem typu rail-to-rail.

Pobór prądu w trybie wyłączenia zasilania (ang. Power-down mode) jest niezależny od wyboru zegara. Pobór prądu jest funkcją kilku czynników takich jak: napięcie robocze, częstotliwość pracy, obciążenie końcówek we/wy, częstotliwość przełączania końcówek we/wy. wykonywany kod oraz temperatura otoczenia. Dominującymi czynnikami są napięcie pracy i częstotliwość pracy.

Prąd pobierany z końcówek obciążonych pojemnościowo można oszacować (dla jednej końcówki) jako:


gdzie:
CL = obciążająca pojemność
VCC = napięcie robocze
f = średnia częstotliwość przełączania końcówki we/wy

Pomiary charakterystyk są wykonywane przy częstotliwościach wyższych niż ograniczenia testowe. Nie gwarantuje się poprawnej pracy mikrokontrolera przy przekroczeniu maksymalnych częstotliwości pracy określanych przez kod zamówienia.

Różnica poboru prądu w trybie wyłączenia z działającym licznikiem czasu i z wyłączonym licznikiem czasu odzwierciedla pobór prądu przez moduł licznika zegarowego.

Prąd zasilania w trybie czynnym

Rys.1 Prąd zasilania w trybie czynnym w funkcji częstotliwości (0,1MHz - 1,0MHz)

Rys.2 Prąd zasilania w trybie czynnym w funkcji częstotliwości (1MHz - 16MHz)

Rys.3 Prąd zasilania w trybie czynnym w funkcji VCC (wewnętrzny oscylator RC, 8MHz)

Rys.4 Prąd zasilania w trybie czynnym w funkcji VCC (wewnętrzny oscylator RC, 1MHz)

Rys.5 Prąd zasilania w trybie czynnym w funkcji VCC (wewnętrzny oscylator RC, 128kHz)


Na początek:  podrozdziału   strony 

Prąd zasilania w trybie bezczynnym

Rys.6 Prąd zasilania w trybie bezczynnym w funkcji niskiej częstotliwości (0,1MHz - 1,0MHz)

Rys.7 Prąd zasilania w trybie bezczynnym w funkcji częstotliwości (1MHz - 16MHz)

Rys.8 Prąd zasilania w trybie bezczynnym w funkcji VCC (wewnętrzny oscylator RC, 8MHz)

Rys.9 Prąd zasilania w trybie bezczynnym w funkcji VCC (wewnętrzny oscylator RC, 1MHz)

Rys.10 Prąd zasilania w trybie bezczynnym w funkcji VCC (wewnętrzny oscylator RC, 128kHz)

Prąd zasilania modułów we/wy

Poniższe tabele i wzory można wykorzystać do obliczania dodatkowego poboru prądu dla różnych modułów we/wy w trybach aktywnym i bezczynnym. Włączaniem i wyłączaniem modułów we/wy sterują rejestry ograniczania poboru prądu (ang. Power Reduction Registers) PRR1 i PRR0.

Dodatkowy pobór prądu dla różnych modułów we/wy (wartości bezwzględne)
Bit PRR Typowe wartości
VCC = 2V, F = 1MHz VCC = 3V, F = 4MHz VCC = 5V, F = 8MHz
PRUSART3 8.0μA 51μA 220μA
PRUSART2 8.0μA 51μA 220μA
PRUSART1 8.0μA 51μA 220μA
PRUSART0 8.0μA 51μA 220μA
PRTWI 12μA 75μA 315μA
PRTIM5 6.0μA 39μA 150μA
PRTIM4 6.0μA 39μA 150μA
PRTIM3 6.0μA 39μA 150μA
PRTIM2 11μA 72μA 300μA
PRTIM1 6.0μA 39μA 150μA
PRTIM0 4.0μA 24μA 100μA
PRSPI 15μA 95μA 400μA
PRADC 2μA 75μA 315μA
Dodatkowy pobór prądu (w procentach) w trybach aktywnym i bezczynnym
Bit PRR
Dodatkowy pobór prądu w porównaniu z prądem aktywnym przy zegarze zewnętrznym Dodatkowy pobór prądu w porównaniu z prądem bezczynnym przy zegarze zewnętrznym
PRUSART3 3.0% 17%
PRUSART2 3.0% 17%
PRUSART1 3.0% 17%
PRUSART0 3.0% 17%
PRTWI 4.4% 24%
PRTIM5 1.8% 10%
PRTIM4 1.8% 10%
PRTIM3 1.8% 10%
PRTIM2 4.3% 23%
PRTIM1 1.8% 10%
PRTIM0 1.5% 8.0%
PRSPI 3.3% 18%
PRADC 4.5% 24%

Wykorzystując dane z powyższych tabelek można oszacować typowy pobór prądu dla innych napięć VCC i innych ustawień częstotliwości.

Przykład

Oblicz spodziewany pobór prądu w trybie bezczynnym włączonymi modułami USART0, TIMER1 i TWI przy napięciu VCC = 2.0V i częstotliwości F = 1MHz. Z trzeciej kolumny drugiej tabelki odczytujemy, iż musimy  dodać 17% dla USART0, 24% dla TWI oraz 10% dla modułu TIMER1. Odczytując z rys.6 stwierdzamy, iż pobór prądu w trybie bezczynnym wynosi ~0,15mA przy VCC = 2,0V i F = 1MHz. Całkowity pobór prądu w trybie bezczynnym z włączonymi modułami USART0, TIMER1 i TWI wyniesie:


Na początek:  podrozdziału   strony 

Prąd zasilania w trybie wyłączenia

Rys.11 Prąd zasilania w trybie wyłączenia w funkcji VCC (licznik zegarowy wyłączony)

Rys.12 Prąd zasilania w trybie wyłączenia w funkcji VCC (licznik zegarowy włączony)


Na początek:  podrozdziału   strony 

Prąd zasilania w trybie oszczędzania energii

Rys.13 Prąd zasilania w trybie oszczędzania energii w funkcji VCC (licznik zegarowy wyłączony)

Rys.14 Prąd zasilania w trybie oszczędzania energii w funkcji VCC (licznik zegarowy włączony)


Na początek:  podrozdziału   strony 

Prąd zasilania w trybie gotowości

Rys.15 Prąd zasilania w trybie gotowości w funkcji VCC (licznik zegarowy wyłączony)


Na początek:  podrozdziału   strony 

Opornik podciągający końcówki

Rys.16 Prąd opornika podciągającego końcówki we/wy w funkcji napięcia wejściowego (VCC = 1,8V)

Rys.17 Prąd opornika podciągającego końcówki we/wy w funkcji napięcia wejściowego (VCC = 2,7V)

Rys.18 Prąd opornika podciągającego końcówki RESET w funkcji napięcia wejściowego (VCC = 5V)

Rys.19 Prąd opornika podciągającego końcówki RESET w funkcji napięcia końcówki  RESET (VCC = 1,8V)

Rys.20 Prąd opornika podciągającego końcówki RESET w funkcji napięcia końcówki  RESET (VCC = 2,7V)

Rys.21 Prąd opornika podciągającego końcówki RESET w funkcji napięcia końcówki  RESET (VCC = 5V)


Na początek:  podrozdziału   strony 

Moc driverów końcówek

Rys.22 Napięcie wyjściowe końcówki we/wy w funkcji prądu wpływającego (VCC = 3V)

Rys.23 Napięcie wyjściowe końcówki we/wy w funkcji prądu wpływającego (VCC = 5V)

Rys.24 Napięcie wyjściowe końcówki we/wy w funkcji prądu wypływającego (VCC = 3V)

Rys.25 Napięcie wyjściowe końcówki we/wy w funkcji prądu wypływającego (VCC = 5V)


Na początek:  podrozdziału   strony 

Progi końcówek i histereza

Rys.26 Napięcie progowe końcówki wejściowej we/wy w funkcji napięcia zasilającego VCC (VIH, końcówka we/wy odczytywana jako "1")

Rys.27 Napięcie progowe końcówki wejściowej we/wy w funkcji napięcia zasilającego VCC (VIL, końcówka we/wy odczytywana jako "0")

Rys.28 Histereza wejściowa końcówki we/wy w funkcji napięcia zasilającego VCC

Rys.29 Napięcie progowe końcówki RESET w funkcji napięcia zasilającego VCC (VIH, końcówka we/wy odczytywana jako "1")

Rys.30 Napięcie progowe końcówki RESET w funkcji napięcia zasilającego VCC (VIL, końcówka we/wy odczytywana jako "0")

Rys.31 Histereza wejściowa końcówki RESET w funkcji napięcia zasilającego VCC


Na początek:  podrozdziału   strony 

Progi BOD i napięcie niezrównoważenia komparatora

BOD jest skrótem angielskiego terminu Brown-Out Detection, który oznacza moduł mikrokontrolera wykrywający spadek napięcia zasilającego VCC. Jeśli moduł BOD jest włączony i napięcie zasilające spadnie poniżej wybranego progu, generowane jest przerwanie. Procedura obsługi tego przerwania może zapisać w pamięci EEPROM ważne parametry programu, zanim napięcie zasilania stanie się zbyt niskie, aby mikrokontroler mógł kontynuować pracę.

Rys.32 Progi BOD w funkcji temperatury (poziom BODLEVEL wynosi 4,3 V)

Rys.33 Progi BOD w funkcji temperatury (poziom BODLEVEL wynosi 2,7 V)

Rys.34 Progi BOD w funkcji temperatury (poziom BODLEVEL wynosi 1,8 V)


Na początek:  podrozdziału   strony 

Szybkość wewnętrznych oscylatorów

Rys.35 Częstotliwość oscylatora licznika zegarowego w funkcji VCC

Rys.36 Częstotliwość oscylatora licznika zegarowego w funkcji temperatury

Rys.37 Częstotliwość kalibrowanego oscylatora RC 8MHz w funkcji VCC

Rys.38 Częstotliwość kalibrowanego oscylatora RC 8MHz w funkcji temperatury

Rys.39 Częstotliwość kalibrowanego oscylatora RC 8MHz w funkcji wartości rejestru OSCCAL


Na początek:  podrozdziału   strony 

Pobór prądu przez moduły peryferyjne

Rys.40 Prąd modułu BOD w funkcji VCC

Rys.41 Prąd przetwornika A/C w funkcji VCC (AREF = AVCC)

Rys.42 Prąd zewnętrznego napięcia odniesienia AREF w funkcji VCC

Rys.43 Prąd timera licznika zegarowego w funkcji VCC

Rys.44 Prąd komparatora analogowego w funkcji VCC

Rys.45 Prąd programowania w funkcji VCC


Na początek:  podrozdziału   strony 

Pobór prądu w czasie resetu i szerokość impulsu reset

Rys.46 Prąd zasilania w czasie resetu  w funkcji częstotliwości (0,1MHz ... 1,0MHz, z wyłączeniem prądu opornika podciągającego resetu)

Rys.47 Prąd zasilania w czasie resetu  w funkcji częstotliwości (1MHz ... 16MHz, z wyłączeniem prądu opornika podciągającego resetu)

Rys.48 Minimalna szerokość impulsu RESETw funkcji VCC (Zegar zewnętrzny, 1MHz)


Na początek:  podrozdziału   strony 
Zespół Przedmiotowy
Chemii-Fizyki-Informatyki
w I Liceum Ogólnokształcącym
im. Kazimierza Brodzińskiego
w Tarnowie
ul. Piłsudskiego 4
©2024 mgr Jerzy Wałaszek

Materiały tylko do użytku dydaktycznego. Ich kopiowanie i powielanie jest dozwolone
pod warunkiem podania źródła oraz niepobierania za to pieniędzy.

Pytania proszę przesyłać na adres email: i-lo@eduinf.waw.pl

Serwis wykorzystuje pliki cookies. Jeśli nie chcesz ich otrzymywać, zablokuj je w swojej przeglądarce.

Informacje dodatkowe.