我需要一个用于 ATtiny85 的电容器吗?

电器工程 电容器 集成电路 阁楼85
2022-01-09 17:32:15

我有一个小的LED 灯条,我想用移动电源为其供电它活动 6 小时,然后休眠 18 小时。睡眠时几乎不耗电,移动电源检测到这一点并关闭。为了打败它,我构建了一个小型“设备”,它会休眠 8 秒,然后在 250 毫秒内消耗 50 毫安电流。这足以让移动电源保持清醒。

整个设置似乎工作正常,现在已经运行了超过 24 小时。

我是一名业余爱好者,一位工程师告诉我,我需要一个用于 IC 的电容器(以缓冲在开关或类似情况下在 IC 中切换时发生的一些尖峰)。

我在网上找了一些ATtiny85项目的原理图,没有一个使用电容器。

我尝试查看数据表,但我不知道如何阅读。它有200多页长,我不知道该找什么。

我真的需要一个电容器吗?如果是,是什么种类,在哪里?

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3个回答

是的,你确实需要一个电容器。不要复制其他初学者的错误并仅仅因为他们把它们排除在外而将它们排除在外。

数据表中可能没有提到,因为数据表可能只涉及芯片的电气参数,它可能没有所有微控制器或所有数字芯片通用的信息。

特别是对于 AVR,有一个硬件设计指南 AN2519 确实提到了旁路电容的使用。

为了进一步扩大问题,由于平均直流电流消耗,不需要电容器。AVR 是一个数字芯片,假设它以 1 MHz 的频率运行,因此由 CMOS 晶体管制成的逻辑电路以该频率运行。因此,在每个时钟周期中,可能有数百个(或数千个?)晶体管切换状态,并且每个转换都需要能量。

因此,即使平均直流消耗仅为 1mA 左右,您也可能会遇到每秒发生一百万次的短时间 50mA 尖峰,并且即使在需要电流的短 50mA 电流尖峰期间,ATTiny 上的电压也必须保持足够高快速地。

如果布线很长,它会增加电阻,从而限制可用的峰值直流电流,但布线也会增加电感,从而在电压下降太多之前限制可用电流的速度。因此,每个芯片,无论是数字的还是模拟的,通常在其附近都有旁路用于本地能量存储,因此在需要时可以快速获得电流。出于爱好目的,一个 100nF 陶瓷电容器应该可以正常工作,只要它在那里。

0.1µF 的局部去耦电容是一种工程惯例,因此在数据表中经常被忽略,因为它们是预期的。总是提到更大的电力电容器,如 100µF。也就是说,我没有阅读完整的数据表,但他们有一个应用笔记AN2519 - AVR 微控制器硬件设计注意事项,很短,您可以阅读。第一部分详细介绍了数字电源的本地去耦。

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也就是说,您的移动电源板上可能有一些足以满足您的特定项目的需求,尤其是在电线很短的情况下(或者您的电源板直接插入 USB 连接器)。

您的电路板或其他东西的电容也可能提供所需的本地电容。或者led灯条控制器有一个。或者,如果您使用的是 Digispark 或克隆之类的 ATtiny85 模块,那么它已经有了一个。

坦率地说,0.1µF 的电容非常便宜,而且电路板空间很少如此紧凑,以至于你不能放一个。最坏的情况是你可以在你的阁楼上焊接一个盖子。

如果没有去耦电容器,您的微型电源电压取决于欧姆定律:它会下降微型电流消耗的电流乘以电源的阻抗,包括电线。数字芯片往往会产生电流尖峰,并带有大量的高频谐波。结合电源线的电感,这可能会导致瞬态电压降,从而触发掉电检测器(如果已配置)或导致随机崩溃。

所以通常的解决方法是在 VCC 和 GND 之间放置一个电容器。这降低了电源的高频阻抗,因为电容很接近,所以它的布线很短,所以它的电感很低。

没有它它绝对有可能“工作”,但是每个芯片都略有不同,它们的特性也会随着温度的变化而发生很大变化......所以“它现在可以在没有去耦帽的情况下工作”并不能保证它会与另一个服装芯片一起工作,或者在寒冷或炎热的一天,或者几个小时后它不会崩溃。

对于 AtTiny 来说,没有必要过度使用它,它不是那么快,而且它也不会使用大量电流,所以一个 0.1µF 或以上的电容器就可以了。

通常是陶瓷帽,因为它们的 ESR 低且价格便宜。如果你没有,你可以使用相同值的薄膜帽,或者更高值的电解帽,比如 10-100μF(因为通用低值电解具有高 ESR,所以你需要更高的值来获得较低的 ESR,无论如何它们的成本相同)。