Qual é essa importância das planilhas de dados?

Como alguém que começa com eletrônicos, eu continuo ouvindo: "Verifique a folha de dados!"

Por que as planilhas de dados são tão importantes e quais informações posso encontrar nelas? Parece que uma grande quantidade de informações viria da experiência e do know-how, não lendo um documento longo e seco que o fabricante do chip publica.

Além disso, vale a pena ler a coisa toda?

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Quando é correto trabalhar com classificações máximas absolutas (AMR)?

Simplificando: a folha de dados é a sua enciclopédia completa de uma peça. Uma boa folha de dados informa tudo o que você precisa saber. Use esta informação. A maioria dos erros de design ocorre devido (deliberadamente ou não) a negligenciar certas especificações na folha de dados.

A coisa mais óbvia da folha de dados fornecerá a pinagem da peça , para que você saiba como conectá-la. Para um controlador de 144 pinos, é óbvio que você não pode prescindir disso, mas também pode ser necessário para um diodo simples:

Para componentes relativamente simples, a folha de dados consistirá principalmente de números, em tabelas ou gráficos. Uma das primeiras tabelas na maioria das planilhas de dados será a classificação máxima absoluta . Estes são frequentemente interpretados de forma errada. Eles não apenas significam que operar a peça acima dos valores fornecidos danificará a peça, mas você também não deve aplicar essas classificações em operação contínua . As classificações máximas absolutas devem ser atendidas apenas em situações excepcionais e nunca excedidas.

Em seguida, você terá classificações de tensão e corrente , como faixa e consumo de fonte de alimentação, e tensões e correntes em pinos específicos. Isso geralmente será valores mínimos e máximos. Importância: cálculo do orçamento de energia e verifique se você pode conectar a parte A à parte B , em termos de tensão e corrente necessárias. Em particular, para valores de limite de CIs digitais , os níveis de tensão onde um zero lógico alterna para um lógico ou vice-versa.

Observe que os valores geralmente são dados como pares mínimo / típico ou típico / máximo e nas condições especificadas . Sempre trabalhe com os extremos ! O seguinte fornece para um MOSFET BSS138 : A primeira linha diz 0.7 típico, 3.5 Ω $R_{DS(ON)}$

$\Omega$$\Omega$máximo. Isso deve ser lido como "A maioria das partes terá o valor mais baixo, mas não se surpreenda ao ver o valor mais alto em certas partes". Se você projetou para o valor típico, aqueles que estão mais próximos do valor máximo podem não funcionar corretamente em seu aplicativo! Nesse caso, você pode subestimar a energia dissipada, para que o FET superaqueça e falhe muito antes da vida útil esperada do produto.
E o fabricante quase nunca fornece uma curva de probabilidade informando quantas peças realmente terão esse valor mais alto. Isso significa que você também pode ter 20% de produtos que não funcionam! Mais uma vez, sempre trabalhe com o valor máximo.

No espírito de "uma imagem vale mais que mil palavras", a maioria das planilhas de dados possui vários gráficos , relacionando dois parâmetros entre si. Você sempre verá os mesmos tipos de gráficos repetidamente para determinados componentes, e isso ajuda a compará-los. Para um FET (MOS), por exemplo, um dos gráficos mais importantes é vs , V D $I_D$$V_{DS}$

e depois de se familiarizar com os FETs, você reconhecerá esse gráfico específico imediatamente. (Muitos engenheiros de design examinam primeiro as fotos em uma folha de dados porque essa é a maneira mais rápida de encontrar informações específicas em um documento às vezes longo. É por isso que nos graduamos com honra no jardim de infância!)

Muitas planilhas de dados também terão um ou mais esquemas, primeiro um aplicativo típico . Isso deve começar quando você estiver usando a peça pela primeira vez. As folhas de dados analógicos da National têm uma grande reputação de fornecer muitos exemplos de aplicativos.
As folhas de dados dos reguladores de comutação da Linear Technology , por outro lado, também possuem muitas informações de aplicação, mas mais em prosa, explicando a teoria da operação e os cálculos, por exemplo.
Estou apenas citando alguns, mas você aprenderá que todo fabricante tem seu próprio estilo de folha de dados e seu próprio foco.

No final da folha de dados, você encontra desenhos mecânicos da embalagem da peça e, às vezes, também pegadas de PCB recomendadas. No entanto, o último costuma ser publicado em um documento na embalagem, porque é comum a todos os dispositivos que usam esse pacote.

Os lemas acima são mais ou menos comuns para a maioria das planilhas de dados. Mas você não pode comparar a folha de dados de um resistor com a de um microcontrolador , é claro. Especialmente o último precisa se acostumar. Primeiro de tudo, eles são longos! 100 páginas e mais não são excepção. Não há nada que você possa fazer sobre isso, eles simplesmente podem executar tantas funções e tudo precisa ser descrito em detalhes. Em uma folha de dados do microcontrolador, você verá mais informações do que em outras folhas de dados, porque a maioria das funções não pode ser descrita apenas em números.

Os microcontroladores e outras folhas de dados digitais de IC também costumam ter diagramas de temporização , novamente uma imagem que pode dizer muita coisa que seria difícil de explicar em palavras.

Novamente, eles são atraentes, então você os encontrará facilmente.
O típico dos microcontroladores é que eles fazem parte de uma família, o que significa que existem partes relacionadas a outros periféricos integrados no chip. Para evitar ter uma grande quantidade de informações idênticas entre os dispositivos e, assim, ter documentos ainda mais longos, a maioria dos fabricantes escolhe extrair as informações comuns da folha de dados e publicá-las no que geralmente é chamado de manual do usuário da família .

Você precisará verificar especialmente os números ao ler uma folha de dados. Vi vários projetos falharem (e cometi erros) porque o designer perdeu ou interpretou mal algum valor da folha de dados. Use as informações.

Antes da Internet e PCs, havia bancos de dados com coleções de folhas de dados. Hoje você pode encontrar qualquer folha de dados no site do fabricante. Se você não encontrar a folha de dados, não use a peça!
As folhas de dados especialmente mais longas têm uma vantagem em estar disponíveis eletronicamente (PDF). Você pode pesquisar na folha de dados determinadas palavras-chave, e folhas de dados longas, como microcontroladores, possuem um índice estruturado com marcadores . Mais uma vez, use-os!

Há muito mais a ser dito sobre folhas de dados, preste atenção a mais respostas, mas é importante (aprender a) lê-las. Eles devem fornecer as informações necessárias para criar um produto confiável e funcional. Se você não encontrar alguma informação específica, ligue para o FAE do seu distrito!

"Quando é bom trabalhar com classificações máximas absolutas (AMR)?"

Nunca, a menos que sejam iguais às Condições de operação recomendadas. Esta é uma discussão que estou tendo algumas vezes. Tony diz

"o dispositivo não falhará se você permanecer dentro da classificação máxima absoluta ou mesmo se você atingir a classificação máxima absoluta"

Essa é uma atitude ruim! Você deve ficar longe da AMR.

Vamos escolher um dispositivo aleatório . As condições operacionais recomendadas dizem que deve estar entre 1,65V e 5,5V. Valores limite (de acordo com o sistema de classificação máxima absoluta (IEC 60134)) dizem que não deve exceder 6,5V. $V_{CC}$$V_{CC}$

Algumas pessoas parecem achar que esse 6.5V está bom ou sugerem manter alguma margem (muitos acenando com a mão). De fato, e essa margem é dada: 5.5V. Isso já lhe dá alguma margem, porque na verdade se refere a 5V 10%, portanto, se você estiver trabalhando com 5V 5% normais, estará mais do que seguro. $\pm$$\pm$

Por que 6V não está OK? Porque cada parâmetro é especificado para Condições operacionais recomendadas. Depois de ir além dos 5,5V, você não pode mais confiar em nada. Na pior das hipóteses, o dispositivo pode mostrar um comportamento imprevisível (não, de fato, não falhará). Pode ser uma coisa simples como a corrente de suprimento. Isso é especificado em 200 máximo. Não reclame no NXP se estiver acima de 6V! Uma EEPROM pode ser especificada em 1 000 000 ciclos de apagar / gravar. Bem, isso está nas condições operacionais recomendadas. Se você for além disso, mesmo quando estiver longe das classificações máximas absolutas, o número poderá ser menor.$\mu$

Atenha-se às condições operacionais recomendadas. Eles já incluem alguma margem.

"Quando é bom trabalhar com classificações máximas absolutas (AMR)?"

Quase nunca. Se você deseja que seu circuito funcione conforme o esperado (como a folha de dados diz que deveria), projete com as condições operacionais normais e esqueça o AMR.

A AMR são os limites que não causam danos permanentes ao dispositivo imediatamente; portanto, podem ser relevantes se o seu dispositivo puder ser submetido a uma curta viagem além do NOC, mas dentro do AMR, durante o qual não é necessário que funcione normalmente , mas depois disso ele retornará ao NOC e deverá funcionar normalmente novamente.

Pense em uma queda da mesa, um relâmpago próximo, um evento nuclear, uma descarga eletrostática, etc. (curto!) O disparo excedente de NOC terminou (talvez apenas após uma redefinição, ciclo de energia etc.)

Em resumo: NOC são as condições operacionais (normais), AMR são as condições de sobrevivência (apenas de curta duração) . Não espere trabalho normal dentro da AMR, mas fora da NOC, NÃO é para isso que servem a AMR.