[技术问答] 单片机为什么有多组VDD?

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 楼主| cemaj 发表于 2025-3-27 20:53 | 显示全部楼层 |阅读模式
以某款100脚MCU为例,可以看到它有5组VDD/VSS,并且会要求每一组VDD/VSS都要接上,实际上这多组VDD内部是互相连接在一起的,既然这样,那么芯片厂家为什么不只留一组出来呢?或者说虽然留了多组出来,能不能外面只接一组呢?如果能这样既节约引脚,外面连接走线也更少。



如果外面只接一组VDD的话,电流在芯片内部经过的路径相对较长,如下图红色的线条。



对于频率高的电路,VDD电流会在高频突变(因为频率越高,需要的电流越大),这时候路径上产生的感抗会阻碍电流的变化,路径越长感抗越大,从而对电流的阻碍作用就会更明显,进而导致芯片网络中的电压变化,这样就会影响MCU系统的正常工作。对于低频或者直流电路,路径长其影响不大。所以早期的低频MCU,只有一个VDD。多组VDD可以减少电感效应(电感并联总电感变小,路径变短电感也越小)。
可以把上述芯片供电的过程,想象成给一块田地灌溉的过程,如果只有一个进水口,肯定不如多个进水口一起进水好。
除此之外,再补充几点:
1)MCU的模拟外设比如ADC通常是独立的电源VDDA,这是因为ADC需要尽可能干净的电源以保证转换结果的准确性,独立一路可以避免受到其他电源噪声的干扰。
2)多种电压要求。有时,芯片的不同部分会以不同的电压运行。一个典型的例子是低压内核和高压 I/O。内核使用较低的电压来降低功耗而 I/O 以更高的电压运行,以便更好地与外部电路连接。这时也需要分出来多组供电,常见的是复杂的SOC芯片。
3)多组VDD相比单个VDD,一个VDD引脚上经过的电流会减小,这样引脚不必承受过高的电流,增强可靠性。

heisexingqisi 发表于 2025-3-28 14:44 | 显示全部楼层
对啊,为何啊,我很好奇。楼主这个贴解决了我心中的疑惑。
weifeng90 发表于 2025-3-29 11:08 来自手机 | 显示全部楼层
一个是单引线供流能力,一个是各外设就近供电。
zhuotuzi 发表于 2025-3-29 20:55 | 显示全部楼层
应该是可以提高供电能力,提高单片机驱动能力,毕竟引脚很细,扛不住大电流,一般有多个VDD的还会有多个GND
逆鳞风暴 发表于 2025-3-30 09:45 | 显示全部楼层
多种电压要求的情况下,是不是必须分出来多组供电
破晓战神 发表于 2025-3-30 11:05 | 显示全部楼层
独立的VDDA供电是不是主要是为了保证ADC等模拟外设的电源干净
暗夜幽灵骑士 发表于 2025-3-30 18:51 | 显示全部楼层
如果只接一组VDD,是不是会导致芯片内部电压不稳定,影响MCU的正常工作
绝影孤狼 发表于 2025-3-30 20:34 | 显示全部楼层
多组VDD的设计是不是类似于给田地灌溉时多个进水口一起进水,可以提高供电效率
瞌睡虫本虫 发表于 2025-3-30 21:22 | 显示全部楼层
您的回复1:多组VDD的设计是不是主要是为了应对高频电路中电流突变的问题
雨下纪事 发表于 2025-7-17 15:35 | 显示全部楼层
单片机设多组 VDD 是为实现电源隔离与分级供电,如数字 / 模拟电源分离抗干扰,不同模块(CPU、外设)分电压供电,提升稳定性。
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