Welche Bedeutung haben Datenblätter?

Als jemand, der mit Elektronik anfängt, höre ich immer wieder "Check the datasheet!"

Warum sind Datenblätter so wichtig und welche Informationen kann ich in ihnen erwarten? Es scheint, als ob eine große Menge an Informationen aus Erfahrung und Know-how stammen würde, ohne ein langes trockenes Dokument zu lesen, das der Chiphersteller veröffentlicht.

Lohnt es sich auch wirklich, das Ganze zu lesen?

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Wann ist es in Ordnung, bei Absolute Maximum Ratings (AMR) zu arbeiten?

Einfach ausgedrückt: Das Datenblatt ist Ihre komplette Enzyklopädie zu einem Teil. Ein gutes Datenblatt sagt Ihnen alles , was Sie darüber wissen müssen. Verwenden Sie diese Informationen. Die meisten Konstruktionsfehler sind darauf zurückzuführen, dass (absichtlich oder nicht) bestimmte Spezifikationen im Datenblatt übersehen werden.

Am offensichtlichsten ist, dass das Datenblatt die Pinbelegung des Teils angibt , damit Sie wissen, wie es angeschlossen wird. Bei einem 144-Pin-Controller ist es offensichtlich, dass Sie darauf nicht verzichten können, aber Sie benötigen es möglicherweise auch für eine einfache Diode:

Bei relativ einfachen Bauteilen besteht das Datenblatt meist aus Zahlen, entweder in Tabellen oder in Grafiken. Eine der ersten Tabellen in den meisten Datenblättern ist Absolute Maximum Ratings . Diese werden oft falsch interpretiert. Sie bedeuten nicht nur, dass der Betrieb des Teils über den angegebenen Werten das Teil beschädigt , sondern Sie sollten diese Nennwerte auch nicht im Dauerbetrieb anwenden . Absolute Maximalwerte sollten nur in Ausnahmesituationen eingehalten und niemals überschritten werden.

Als nächstes haben Sie Spannungs- und Stromwerte, wie Stromversorgungsbereich und -verbrauch sowie Spannungen und Ströme an bestimmten Pins. Dies sind häufig Minimal- und Maximalwerte. Bedeutung: Berechnung des Leistungsbudgets , und feststellen , dass Sie Teil A zu Teil B verbinden , in Bezug auf die Anpassungsspannung und erforderlichen Strom. Insbesondere für digitale ICs werden Schwellwerte angegeben, Spannungspegel, bei denen eine logische Null auf eine logische Eins wechselt oder umgekehrt.

Beachten Sie, dass Werte häufig als minimale / typische oder typische / maximale Paare und unter den angegebenen Bedingungen angegeben werden . Arbeiten Sie immer mit den Extremen ! Im Folgenden wird für einen BSS138- MOSFET angegeben: In der ersten Zeile steht 0,7 typisch, 3,5 & OHgr; $R_{DS(ON)}$

$\Omega$$\Omega$maximal. Dies sollte lauten: "Die meisten Teile haben den niedrigeren Wert, aber wundern Sie sich nicht, wenn Sie bei bestimmten Teilen den höheren Wert sehen." Wenn Sie für den typischen Wert entwerfen, funktionieren diejenigen, die näher am Maximalwert liegen, in Ihrer Anwendung möglicherweise nicht richtig! In diesem Fall können Sie die Verlustleistung unterschätzen, sodass der FET lange vor der erwarteten Lebensdauer des Produkts überhitzt und ausfällt.
Und der Hersteller gibt so gut wie nie eine Wahrscheinlichkeitskurve an, aus der hervorgeht, wie viele Teile tatsächlich diesen höheren Wert haben werden. Das heißt, Sie könnten genauso gut 20% nicht funktionierende Produkte haben! Auch hier immer mit maximalem Wert arbeiten.

Im Sinne von "Ein Bild sagt mehr als tausend Worte" enthalten die meisten Datenblätter eine Reihe von Diagrammen , in denen zwei Parameter gegeneinander in Beziehung gesetzt werden. Oft werden für bestimmte Komponenten immer wieder dieselben Diagrammtypen angezeigt, und dies erleichtert den Vergleich. Für einen (MOS) FET ist zum Beispiel einer der wichtigsten Graphen gegen , V D $I_D$$V_{DS}$

und sobald Sie sich mit FETs vertraut gemacht haben, werden Sie diesen spezifischen Graphen sofort erkennen. (Viele Konstrukteure sehen sich zuerst die Bilder in einem Datenblatt an, da dies der schnellste Weg ist, um bestimmte Informationen in einem manchmal langen Dokument zu finden. Deshalb haben wir im Kindergarten unseren Abschluss mit Auszeichnung gemacht!)

Viele Datenblätter enthalten auch ein oder mehrere Schaltpläne, vor allem eine typische Anwendung . Damit sollten Sie beginnen, wenn Sie das Teil zum ersten Mal verwenden. Die analogen Datenblätter von National haben den Ruf, viele Anwendungsbeispiele zu liefern.
Die Datenblätter für Linear Technology- Schaltregler enthalten ebenfalls viele Anwendungsinformationen, jedoch mehr in Prosa, und erläutern beispielsweise die Funktionsweise und Berechnungen.
Ich nenne nur einige, aber Sie werden feststellen, dass jeder Hersteller seinen eigenen Datenblattstil und seinen eigenen Fokus hat.

Am Ende des Datenblattes finden Sie mechanische Zeichnungen der Teilepakete und manchmal auch empfohlene Leiterplattenabdrücke. Letzteres wird jedoch häufig in einem Dokument auf dem Paket veröffentlicht, da es für alle Geräte gilt, die dieses Paket verwenden.

Die obigen Deckspelzen sind für die meisten Datenblätter mehr oder weniger häufig. Das Datenblatt für einen Widerstand kann man aber natürlich nicht mit einem eines Mikrocontrollers vergleichen . Vor allem letzteres ist gewöhnungsbedürftig. Erstens sind sie lang! 100 Seiten und mehr sind keine Ausnahme. Sie können nichts dagegen tun, sie können einfach so viele Funktionen ausführen, und alles muss im Detail beschrieben werden. In einem Mikrocontroller-Datenblatt sehen Sie mehr Prosa als in anderen Datenblättern, da die meisten Funktionen nicht nur in Zahlen beschrieben werden können.

Mikrocontroller und andere digitale IC-Datenblätter haben häufig auch Zeitdiagramme , wieder ein Bild, das eine Menge aussagt, die in Worten schwer zu erklären wäre.

Auch hier sind sie ein Hingucker, sodass Sie sie leicht finden können.
Typisch für Mikrocontroller ist, dass sie Teil einer Familie sind, was bedeutet, dass es verwandte Teile mit anderen On-Chip-Peripheriegeräten gibt. Um zu vermeiden, dass viele Informationen zwischen den Geräten identisch sind und somit noch längere Dokumente vorliegen, ziehen die meisten Hersteller es vor, die allgemeinen Informationen aus dem Datenblatt zu extrahieren und in einem so genannten Familienhandbuch zu veröffentlichen .

Sie müssen besonders die Zahlen überprüfen, wenn Sie ein Datenblatt lesen. Ich habe mehrere Designs scheitern sehen (und habe selbst Fehler gemacht), weil der Designer einen Wert im Datenblatt verpasst oder falsch interpretiert hat. Nutzen Sie die Informationen.

Vor dem Netz und den PCs gab es Datenbücher mit Datenblattsammlungen. Heute können Sie jedes Datenblatt auf der Website des Herstellers finden. Wenn Sie das Datenblatt nicht finden können, verwenden Sie das Teil nicht!
Besonders längere Datenblätter haben den Vorteil, elektronisch (PDF) verfügbar zu sein. Sie können das Datenblatt nach bestimmten Stichwörtern durchsuchen , und lange Datenblätter wie Mikrocontroller verfügen über ein strukturiertes Inhaltsverzeichnis mit Lesezeichen . Verwenden Sie sie wieder!

Es gibt noch viel mehr zu Datenblättern zu sagen, achten Sie auf weitere Antworten, aber es ist wichtig, sie zu lesen (zu lernen). Sie sollten Ihnen die Informationen geben, die Sie benötigen, um ein funktionierendes und zuverlässiges Produkt zu erstellen. Wenn Sie bestimmte Informationen nicht finden können, rufen Sie die FAE Ihres Distrikts an!

"Wann ist es in Ordnung, bei Absolute Maximum Ratings (AMR) zu arbeiten?"

Niemals, es sei denn, sie stimmen mit den empfohlenen Betriebsbedingungen überein. Dies ist eine Diskussion, die ich manchmal habe. Sagt Tony

"Das Gerät fällt nicht aus, wenn Sie innerhalb der absoluten Maximalbewertung bleiben oder wenn Sie zufällig die absolute Maximalbewertung erfüllen."

Das ist eine schlechte Einstellung! Sie sollten sich von AMR fernhalten.

Lassen Sie uns ein zufälliges Gerät auswählen . Empfohlene Betriebsbedingungen sagen, dass zwischen 1,65 V und 5,5 V liegen sollte. Grenzwerte (in Übereinstimmung mit dem absoluten maximalen Bewertungssystem (IEC 60134)) besagen, dass 6,5 nicht überschreiten sollte. $V_{CC}$$V_{CC}$

Einige Leute scheinen dieses 6,5 V OK zu finden oder schlagen vor, einen gewissen Spielraum davon zu lassen (viele Handbewegungen). In der Tat und dieser Spielraum ist gegeben: 5,5 V. Das gibt Ihnen bereits einen gewissen Spielraum, da es sich tatsächlich um 5V / 10% handelt. Wenn Sie also mit normalen 5V / 5% arbeiten, sind Sie mehr als sicher. $\pm$$\pm$

Warum ist 6V nicht in Ordnung? Weil jeder Parameter für die empfohlenen Betriebsbedingungen angegeben ist. Sobald Sie über 5,5 V hinausgehen, können Sie sich auf nichts mehr verlassen. Im schlimmsten Fall kann das Gerät ein unvorhersehbares Verhalten aufweisen (nein, es wird in der Tat nicht versagen). Es kann eine einfache Sache wie Versorgungsstrom sein. Das ist bei 200 A maximal angegeben. Beschweren Sie sich nicht bei NXP, wenn es bei 6V höher ist! Ein EEPROM kann mit 1 000 000 Lösch- / Schreibzyklen spezifiziert sein. Nun, das ist unter den empfohlenen Betriebsbedingungen. Wenn Sie darüber hinausgehen, selbst wenn Sie sich von den absoluten Maximalbewertungen fernhalten, ist die Anzahl möglicherweise niedriger.$\mu$

Halten Sie sich an die empfohlenen Betriebsbedingungen. Sie enthalten bereits einen gewissen Spielraum.

"Wann ist es in Ordnung, bei Absolute Maximum Ratings (AMR) zu arbeiten?"

Fast nie Wenn Sie möchten, dass Ihre Schaltung wie erwartet funktioniert (wie im Datenblatt angegeben), sollten Sie die normalen Betriebsbedingungen einhalten und den AMR vergessen.

Die AMR sind die Grenzwerte, die das Gerät nicht sofort dauerhaft beschädigen. Sie können daher relevant sein, wenn Ihr Gerät außerhalb des NOC, jedoch innerhalb der AMR, einer kurzen Auslösung ausgesetzt ist, bei der es nicht erforderlich ist, normal zu arbeiten . aber nach dem es zu dem NOC zurückkehrt und wird voraussichtlich wieder normal arbeiten.

Stellen Sie sich einen Tropfen vom Tisch, einen Blitzschlag in der Nähe, ein nukleares Ereignis, eine elektrostatische Entladung usw. vor. Auch hier muss das Gerät nicht normal arbeiten, solange ein Zustand den NOC überschreitet, sondern sollte nach dem Einschalten wieder normal funktionieren (kurz!) NOC-Überschreitung ist beendet (möglicherweise erst nach einem Reset, Aus- und Wiedereinschalten usw.)

Kurz gesagt: NOC sind die (normalen) Betriebsbedingungen, AMR sind die (nur kurzfristigen) Überlebensbedingungen . Erwarten Sie keine normale Arbeit innerhalb des AMR, sondern außerhalb des NOC. Dafür sind die AMR NICHT gedacht.