Úroveň je funkce proudu

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Nejčastěji vynechané slovo v celém katalogovém listu je předložka „při". V_OL = 0,9 V není vlastnost pinu. Je to vlastnost pinu, po kterém se chtělo dvacet miliampér. Týž pin, ze kterého teče mikroampér, sedí sto milivoltů od kostry.

V_OL = 0,90 V
V katalogu stojí V_OL = 0,9 V. Vypadá to jako vlastnost pinu. Není. Je to vlastnost pinu, po kterém se něco chtělo.
V_OL = 0,90 V při 20 mA
Vedle toho čísla je vždycky proud, při kterém platí. Bez něj to číslo nic neznamená.
R_ON = V_OL/I_OL = 45,0 Ω
Sepnutý tranzistor CMOS je odpor. Dvojice z katalogu je ten odpor — nemodeluju tranzistor, jen ten katalog čtu pořádně.
V_OL(I) = R_ON · I
Kolik proudu si vezmeš, tolik voltů úroveň ztratí. Nezatížený výstup sedí na kostře, zatížený se od ní zvedne.
I_max = V_IL/R_ON = 17,8 mA < 20 mA
Přijímač má svůj práh V_IL. Průsečík té přímky s prahem je největší proud, který si z pinu smíš vzít — a bývá menší než to, co je na pinu napsané.

Sepnutý tranzistor je odpor, a katalogová dvojice (úroveň, proud) ten odpor přímo udává. Odtud je úroveň přímka a její průsečík s prahem přijímače je proudový strop.

Odkud se ta přímka bere

Sepnutý tranzistor v CMOS výstupu se chová jako odpor — to je celý model, žádná fyzika navíc. A dvojice čísel z katalogu je ten odpor:

R_ON = V_OL / I_OL ⟹ V_OL(I) = R_ON · Ikatalog přečtený pořádně

U 5V AVR to dává 0,9 V / 20 mA = 45 Ω. U 74LVC 0,55 V / 24 mA = 23 Ω. Nahoře totéž: V_OH(I) = V_DD − R_ON,H·I.

Ten nález z minulé kapitoly, vyčíslený

5V AVR do 74LVC. Práh V_IL je 0,8 V, odpor pinu 45 Ω. Odtud:

I_max = V_IL / R_ON = 0,8 / 45 = 17,8 mAa pin je jmenovaný na 20 mA

Ten spoj tedy funguje do 17,8 mA a nad tím ne — přestože ani jeden ze dvou čipů nedělá nic mimo svoje meze. Pin je jmenovaný na víc proudu, než kolik tenhle konkrétní přijímač snese. Jmenovitý proud pinu není povolení; je to hranice, za kterou se pin poškodí, a úroveň se zkazí dávno předtím.

Praktický důsledek: nevěš svítivou diodu na pin, kterým zároveň vede logický signál. Ne proto, že by se něco spálilo — ale proto, že těch 10 mA do diody zvedne V_OL o půl voltu a rezerva, kterou jsi počítal, zmizí. Když už to musí být, patří tam budič, a o tom je GpioLab.

Kde se ještě to samé objeví

Úplně tentýž vztah řídí spodní mez pull-upu (kapitola 8: rezistor nesmí chtít po sepnutém tranzistoru víc, než na kolik je jmenovaný), zatížitelnost (kapitola 9) i spor na sběrnici (kapitola 10, kde se dva takové odpory potkají přes celé napájení). Je to jedna přímka, která se v téhle labce objeví čtyřikrát.