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单片机为什么有多组VDD?

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我们都知道,一般的IC元器件通常只有两个电源引脚,一个是Vcc或Vdd,另一个是Gnd或Vss。但是,现在的MCU通常却有多组电源引脚,这是什么原因呢?

以某款100脚MCU为例,如下图所示,我们可以看到它有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,而多组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。



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沙发
szt1993| | 2022-10-23 17:33 | 只看该作者
说得很到位,还有就是现在芯片体积越来越小,如果一根线输入的电流量会增大,对芯片小体积设计也不友好

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板凳
Stahan| | 2022-11-2 20:51 | 只看该作者
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

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地板
tpgf| | 2022-11-3 13:47 | 只看该作者
不同单元之间,有时不希望电源互相影响,采用独立的电源引脚,可以避免这种影响。

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5
qcliu| | 2022-11-3 14:15 | 只看该作者
实际使用时,每个引脚不但要连接电源,还应在电源引脚附近加上退藕电容。其目的是当器件工作时,电流的变化会引起电源的电压微小波动,加上退藕电容后,这种波动就不容易传递到另外的电源引脚。

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6
drer| | 2022-11-3 15:36 | 只看该作者
vdd表示芯片的内部工作电压;vcc表示电路的供电电压;

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7
coshi| | 2022-11-3 15:56 | 只看该作者
一般来说,vcc表示给外设和内部电路系统(包含所有器件),而vdd往往仅表示某一器件的供电电压,所以,vcc总是大于vdd

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8
kxsi| | 2022-11-3 17:10 | 只看该作者
对于既有vcc又有vdd的芯片,表明该芯片具有电压转换功能,常见的有电源管理模块中的升压或降压芯片;

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9
wiba| | 2022-11-3 17:17 | 只看该作者
VCC:C=Collector 表示集电极的意思;一般针对双极器件,如74系列数字电路,表示电源电压
VSS:S=Source 表示源极的意思,一般针对单极器件;场效应管表示漏极电压表示源极电压。
VDD:D=Drain 表示漏极的意思;一般针对单极器件,如4000系列数字电路,表示电源电压

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10
朝生| | 2022-11-7 21:27 | 只看该作者
原来是这样,之前一直不懂,后面考考同事去,哈哈。

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11
AloneKaven| | 2022-11-19 17:23 | 只看该作者
还应在电源引脚附近加上退藕电容

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12
Jacquetry| | 2022-11-19 17:51 | 只看该作者
vdd往往仅表示某一器件的供电电压

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13
alxd| | 2022-12-5 14:35 | 只看该作者
芯片里面的走线太细了,可能怕电流不够吧

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14
麻花油条| | 2022-12-5 15:00 | 只看该作者
采用独立的电源引脚,可以保持彼此电源的稳定性吧

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Carina卡| | 2022-12-5 15:41 | 只看该作者
可以用万用表测试一下啊,就看看这几组电源是否都内部连接在一起呢?

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Charlene沙| | 2022-12-5 16:47 | 只看该作者
这个属实没研究过,但我觉得应该是怕电流不够吧,所以多弄几组

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17
Estelle1999| | 2022-12-5 18:50 | 只看该作者
有的是为了电源纯净,有的是功能不同,所以电源分开了

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18
Alina艾| | 2022-12-5 20:11 | 只看该作者
我估计是有可能功能不一样,就电源分开了吧

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19
Emily999| | 2022-12-6 07:00 | 只看该作者
这估计都是猜测,具体要问芯片设计的人,为啥要这么做吧

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20
Betty1299| | 2022-12-6 08:03 | 只看该作者
我比较好奇的是,为啥电源不摆在一侧呢?

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