¿Cómo gestionan los microcontroladores las fuentes de alimentación inestables?

Question

Suponiendo que la tensión VCC nunca baje del mínimo del chip específico (1,8v para el ATmega48PV) ni supere el máximo, ¿en qué medida soportan los microcontroladores el ruido? ¿Está garantizado que no funcionen mal? ¿Sucede algo, aparte de que supongo que las lecturas del ADC pueden ser un poco raras y las entradas y salidas fluctúan?

Answer 1

En teoría no debería haber ningún problema, ya que no infringes ninguna especificación. Sin embargo, es probable que haya un límite superior de frecuencia en las variaciones de tensión de alimentación que causará problemas. Sólo se puede adivinar lo que podría ser ya que las hojas de datos no te lo dicen.

Haz lo posible por limitar la frecuencia de las fluctuaciones. Siempre es necesario un buen tapón de derivación de alta frecuencia en cada cable de alimentación hasta el cable de tierra más cercano. Si su tensión de alimentación puede fluctuar a alta frecuencia, añada capacidad adicional. Por ejemplo, un 1 µF de cerámica para cada cable de alimentación, y luego tal vez 10 µF o más cerca del chip donde todos los cables de alimentación están unidos.

Considere la posibilidad de añadir un inductor de chip de ferrita en serie con la alimentación antes de todos los condensadores mencionados anteriormente. Esto debe ser seguido por 10s de µF de capacitancia, además de las tapas de derivación individuales. La inductancia y la capacitancia forman un filtro paso bajo de segundo orden que atenúa significativamente las altas frecuencias.

El inconveniente es que habrá cierta caída de tensión a través del inductor del chip de ferrita. Estos están diseñados para este tipo de uso, por lo que sólo tienen unos pocos 100 mΩ como máximo, pero que todavía puede ser un problema en algunos casos. Ayuda a mantener el consumo de corriente pesada de la alimentación del microcontrolador. Si el micro tiene que conducir LEDs, por ejemplo, tienen los transistores de control micro, que a su vez controlan la corriente LED que viene de algún otro suministro o de antes de que el inductor de chip.

En última instancia, tendrás que hablar con el fabricante para obtener una respuesta real, si es que alguna vez la obtienes. La mejor estrategia es evitar encontrarse en esta situación.

Answer 2

Acabo de buscarlo en la hoja de datos del Atmega328 y no lo he visto. En los componentes analógicos se especifica como PSRR (relación de rechazo de la fuente de alimentación).

Lo que sí especifica esa hoja de datos es el efecto de VCC en los umbrales de las patillas y el comportamiento del oscilador interno. Esto sugiere que si tu fuente de alimentación es lo suficientemente ruidosa puedes tener fallos en los pines de entrada que pueden manifestarse como errores en, por ejemplo, SPI rápido. También puede alterar el oscilador interno.

Answer 3

No se garantiza que no funcionen mal. Es probable que lo hagan.

Sin embargo, los condensadores de derivación pondrán algún tipo de límite a la dv/dt máxima de la fuente de alimentación (suponiendo que se conozca la corriente que consume la fuente de alimentación), por lo que al menos podrás cuantificar el problema.

Probablemente es razonable suponer que, al menos, a las partes digitales no les importará mucho si la tasa de cambio es inferior a una cierta cantidad, digamos 10.000 ciclos de reloj para oscilar en el peor de los casos entre 1,8 V y 5,5 V de pico a pico (por supuesto, suponemos que el reloj está en o por debajo de la máximo 4MHz para funcionamiento a 1,8V ), lo que supondría unos +/-1500 V/segundo o una frecuencia de ondulación de unos 500 Hz para 1,3 V RMS (rango completo).