單片機為什么有多組VDD?

2022/9/22 13:54:42??????點擊:

    我們都知道,一般的IC元器件通常只有兩個電源引腳,一個是Vcc或Vdd,另一個是Gnd或Vss。但是,現(xiàn)在的MCU通常卻有多組電源引腳,這是什么原因呢?

以某款100腳MCU為例,如下圖所示,我們可以看到它有5組VDD/VSS,并且會要求每一組VDD/VSS都要接上。實際上,這多組VDD內(nèi)部是互相連接在一起的,既然這樣,那么芯片廠家為什么不只留一組出來呢?或者說雖然留了多組出來,能不能外面只接一組呢?如果能這樣既節(jié)約引腳,外面連接走線也更少。

如果外面只接一組VDD的話,電流在芯片內(nèi)部經(jīng)過的路徑相對較長,如下圖紅色的線條。


對于頻率高的電路,VDD電流會在高頻突變(因為頻率越高,需要的電流越大),這時候路徑上產(chǎn)生的感抗會阻礙電流的變化。路徑越長,感抗越大,從而對電流的阻礙作用就會更明顯,進而導(dǎo)致芯片網(wǎng)絡(luò)中的電壓變化,這樣就會影響MCU系統(tǒng)的正常工作。

對于低頻或者直流電路,路徑長其影響不大。所以,早期的低頻MCU只有一個VDD,而多組VDD可以減少電感效應(yīng)(電感并聯(lián)總電感變小,路徑變短電感也越?。?。

可以把上述芯片供電的過程,想象成給一塊田地灌溉的過程,如果只有一個進水口,肯定不如多個進水口一起進水好。

除此之外,再補充幾點:

1)MCU的模擬外設(shè)比如ADC通常是獨立的電源VDDA,這是因為ADC需要盡可能干凈的電源以保證轉(zhuǎn)換結(jié)果的準確性,獨立一路可以避免受到其他電源噪聲的干擾。

2)多種電壓要求。有時,芯片的不同部分會以不同的電壓運行。一個典型的例子是低壓內(nèi)核和高壓 I/O。內(nèi)核使用較低的電壓來降低功耗而 I/O 以更高的電壓運行,以便更好地與外部電路連接。這時也需要分出來多組供電,常見的是復(fù)雜的SOC芯片。

3)多組VDD相比單個VDD,一個VDD引腳上經(jīng)過的電流會減小,這樣引腳不必承受過高的電流,增強可靠性。

作者:wuyage

來源:TopSemic嵌入式