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Impariamo a leggere i datasheet

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Tutti i componenti elettronici a stato solido al silicio hanno dei limiti massimi da non superare. Questi dati nel datasheet sono elencati nella sezione intitolata Absolute Maximum Ratings o semplicemente Maximum Ratings.

A seconda del dato preso in considerazione entra in gioco anche il fattore T, cioè per quanto tempo quel dato X può essere applicato o prelevato dal dispositivo. I dati elencati in questa sezione sono da considerare valori limite oltre il quale il dispositivo smette di funzionare. C'è anche da considerare per quanto tempo smette di funzionare, in quanto alcuni dispositivi sono protetti in temperatura. Superata una determinata temperatura considerata critica, interviene la protezione che spegne il circuito che ha creato il superamento della temperatura.Questo ovviamente porta il dispositivo a non funzionare per un determinato tempo che deriva dal tempo che impiega il corpo del dispositivo a scendere sotto la temperatura considerata normale.

Nel caso di dispositivo non protetti internamente o esternamente ovviamente si verifica il guasto irreversibile della/e giunzione/i.

La maggior parte dei dispositivi usati nei circuiti di alimentazione è dotata di circuiti di protezione in temperatura. Alle volte c'è anche una protezione in corrente ed in alcuni casi una parziale protezione in tensione da considerare più che altro una tolleranza a lavorare a tensioni superiori a quella nominale superata la quale il dispositivo continua a lavorare scaldando un po di più. Quest'ultima di solito viene realizzata tramite un diodo zener interno che fissa la tensione di alimentazione a quella massima consentita dal circuito interno.

Mi sembra ovvio che si dovrà fare lavorare il dispositivo in zona di totale sicurezza tenendo in conto tutte quelle variabili che possono portare il dispositivo a lavorare in una zona prossima a quella considerata limite massimo da non superare per il buon funzionamento del circuito.

Alcuni dispositivi possono tollerare parametri di funzionamento superiori a quelli specificati nel datasheet ma solo in regime impulsivo. Se il componente è pensato per questo uso ci sarà una descrizione più o meno dettagliata. Potreste anche trovare più di un grafico che mostra gli effetti del superamento di uno o più parametri correlati tra loro.

Un esempio banale che può mettere in crisi un principiante riguarda la corrente massima che un microcontrollore può fornire su un determinato Pin. Già perché ad un pin di un microcontrollore non posso collegarci direttamente lo scaldabagno, questa che è una certezza per molti vi posso assicurare non lo è per tutti.

Scaricate il datasheet di uno dei microcontrollori portati alla conoscenza di massa da Arduino per documentarvi sulle sue caratteristiche, perché negli articoli successivi ne farò una descrizione, sempre che la cosa interessi.

Scaricate il datasheet del microcontrollore Atmel ATmega328P da qui.
La tabella 28.1 di pagina 313 mostra proprio il dato di cui abbiamo fatto cenno prima, più altri dati, tutti descritti a seguire.

  • Operating Temperature....... -55°C to +125°C. Questo dato esprime l'intervallo di temperatura permessa affinché il dispositivo rimanga operativo. Ad esempio possiamo usare il 328 in una cella frigorifera oppure in una centralina meteo esposta alle intemperie o al sole cocente dell'estate. Certo farlo lavorare alla temperatura di 125C° non la considero cosa saggia anche perché non è dato sapere per quanto tempo riesca a svolgere il compito assegnatogli. Nella maggior parte dei casi il range è da considerare ampio oltre modo in quanto sotto il sole cocente possiamo arrivare a 70°C e più, e c'è un buon margine così pure posto all'addiaccio possiamo avere -15 C°. Tuttavia dobbiamo considerare l'aumento di temperatura prodotto dal chip durante il normale funzionamento e questo dipende da quanto corrente chiediamo al microcontrollore nonché dal contenitore scelto e dal montaggio ecc.
  • Storage Temperature..... -65°C to 150°C. Il dato riportato ha un intervallo ancora maggiore di quello precedente, diciamo che lo possiamo conservare nel congelatore per sbaglio o cuocerlo a vapore per tot tempo ed avere la ragionevole certezza di non averlo danneggiato.
  • Voltage on any Pin except RESET with respect to Ground..... -0.5V to Vcc+0.5V. In pratica ogni pin tranne il RESET accetta un'intervallo di tensione che parte da -0.5V per arrivare ad una tensione superiore di 0.5V rispetto alla tensione applicata al Pin Vcc. Ad esempio per una tensione tipica di 5V su Vcc possiamo impostare un pin alto fornendo una tensione che non deve assolutissimamente superare i 5.5V. Quando ci si trova per sicurezza a volere limitare la tensione su un pin si utilizza uno zener da 5.1V, anche se uno zener da 4.7V
  •  Voltage on RESET with respect to Ground...... -0.5V to +13.0V. Questo dato è leggermente diverso dal precedente in quanto il pin RESET può essere usato per quello che viene comunemente chiamato "high voltage programming", che necessità di una tensione sul pin RESET di 12V.
  • Maximum Operating Voltage... 6.0V. Questo dato esprime la massima tensione tollerata da fornire al pin Vcc, anche qui è bene restare sotto questa soglia. Questo valore ci permette di alimentare il pin Vcc con una tensione di poco superiore a quella tipica di 5.0V, quindi anche se il nostro regolatore dovesse fornire 5.5V saremo comunque sotto il limite massimo.
  • DC Current per I/O Pin.... 40mA. Questo dato ci fà capire che la corrente può non essere sufficiente in molti casi pratici. Un'errore tipico e quello di connettere un led ad un pin senza interporre una resistenza di adeguato valore per ridurre la corrente assorbita dal led. Anche qui se non fosse chiaro non è il caso di assorbire la massima corrente di 40mA se non per brevi istanti non consecutivi. 
  • DC Current Vcc and GND Pins.... 200.0 mA. Indipendentemente dalla corrente massima di 40 mA per ogni pin si deve evitare di fare lavorare il chip con corrente totale assorbita dall'alimentatore superiore a 200.0 mA. Se ipotiziamo una tensione tra Vcc e GND di 5.0V per un corrente di 0.2A otteniamo la potenza dissipata dal chip che in questo caso è di 1.0 Watts.

Appuntamento alla prossima volta nel mio blog.

 

 

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ritratto di fra83

Molto utile, sono concetti

Molto utile, sono concetti semplici ma sopratutto a chi si approccia per le prime volte all'elettronica non sono molto chiari. Come scritto nell'articolo e come mi ripeteva il mio professore : "Gli Absolute Maximun Ratings sono i valori massimi da non superare, non i valori di normale funzionamento!!!"

ritratto di Fabrizio87

Queste sono specifiche da

Queste sono specifiche da lavoro per la produzione,
Ma in pratica volendo si possono andare ben oltre,
ad esempio in uscita di una porta TTL in laboratorio sono riuscito a fare uscire fino ad 1.2A
Il problema di andare oltre queste specifiche e che non è più garantito il funzionamento.
il rischio è una grande stabilità del sistema senza parlare delle guasti possibili

ritratto di maurotec

Ciao Fabrizio87, che TTL è?

Ciao Fabrizio87, che TTL è? La sigla please.
Sicuro che il tuo strumento non necessiti di una taratura urgente. :)
No perchè 1.2 Amper sono davvero tanti, specifica pure se in continua oppure impulsiva.
Mi hai incuriosito, però ti posso garantire la MCU atmega328 non è in grado di tali prodezze.

mmmm... due conti buttati li:
Se il dispositivo di uscita del tuo TTL usa dei Bjt questo dovrabbe dissipare 0.7Vx1.2=840mW, mentre se al posto del Bjt c'è un mosfet la potenza dissipata sarebbe di circa 83mW. Ma la cosa sarebbe da approfondire.

Mentre per il microcontrollore le cose sono diverse perche la porta può essere impostata anche in input e molto probabilmente la circuitazione interna è soggetta ad una certa impedenza di uscita sopra i 100 ohm, in effetti nel datasheet questo dato dovrebbe essere riportato, ma ancora non l'ho incontrato.

Ciao.

ritratto di Fabrizio87

quella voltache abbiamo fatto

quella voltache abbiamo fatto questa prova era più nell'ambito di sperimentazione come overclock quelle che vedi spesso su YouTube.

una frequenza di transizione di 1Hz
La porta l'usavamo in funzione statica quindi nessuna comunicazione,
avevamo provvisto di alette raffreddanti è uno strato pasta conduttiva.
è non ci siamo stati di 30 secondi a provare visto che scaldava già da bestia.

come Cariplo aveva mostrato una serie di lampadine quelle dell'albero di Natale.
è come porta ttl che avevamo usato era 7400

chiaramente questo non saremmo mai sognati di usarlo in un vero progetto,
ma era solo per prova sperimentale e soprattutto per divertirci.
avevamo organizzato un laboratorio pomeridiano d'elettronica in cui facevamo queste prove,
anche componente del mutato in quell'appartamento troppo spaventoso.

senza parlare di cosa abbiamo fatto subire agli dei PIC 16F84 overclock chiede che sono stati portati fino 50 MHz al posto dei 20 MHz consigliati al massimo, in cui la velocità nominale era 16 MHz uno

ritratto di maurotec

Bravi bravi, mi immagino

Bravi bravi, mi immagino l'incontro; ciao oggi quale componente torturiamo? Probabilmente l'esperimento è stato condotto su un chip di vecchia produzione, in quanto un tempo non si riusciva a condensare nello stesso substrato anche le protezione e ora che conosco il chip in questione posso dire che esiste da tanti anni, almeno dagli anni 70 se non poco prima. Ora il datasheet riporta una corrente massima di 150mA, poi un dato composto da: simbolo infinito seguito da 20 Amper, di cui non conosco il significato.

Io ho preso dei 9 led normalissimi da 20mA e li ho incollati su un supporto di alluminio accuratamente forato, ho ottimizato quanto più possibile il trasferimento termico. Poi poco per volta ho aumentato la corrente fino a portarla a 100mA ed ho misurato la temperatura del supporto fino a portarlo ad una 50°C, ma alcuni led sono morti prima e quindi mi sono accontentato di 50mA ed ancora a distanza di 5 anni accendono.

 

Ciao.

 

ritratto di Fabrizio87

Si era domanda piuttosto

Si era domanda piuttosto ricorrente nel nostro piccolo laboratorio pomeridiano,
la seconda ricorrenteoggi smontiamo il ricevitore satellitare per recuperare i codici.
Chiaramente questi componenti riportavamo fino al limite delle loro prestazioni,

ma ci siamo reso conto che era più facile portare tre o quattro volte la corrente nominale massima,
Che aumentare la tensione di alimentazione anche di un 20% di con tutto la buona volontà del mondo si bruciava il componente quasi immediatamente.

senza parlaredi una scheda madre overclock, è non c'eravamo limitati a overclock ma anche la RAM e la scheda video.

Ma chiaramente non si facevano solo lavori di tipo distruttivo, ma facevamo molta ingegneria inversa,
De anch'egli si smontarono le cose,

quanto mi sono divertito in questi lavoratori

 

 

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