对于工作在-40到85° C工业级的器件来说,最大外部上/下拉电阻值:
EFR32 (除PB14/PB15以外所有的GPIO口): 10 兆欧
EFR32 (PB14/PB15): 9.1 兆欧
对于工作在-40到125° C的高温工业级的器件来说,最大外部上/下拉电阻值:
EFR32 (除PB14/PB15以外所有的GPIO口): 4.12 兆欧
EFR32 (PB14/PB15): 1.8 兆欧
在EFR32的GPIO上使用外部上下拉电阻代替内部的上下拉电阻有机会在特别是在电池供电的应用中减少电流消耗。原因是EFR32的GPIO最大的外部上/下拉电阻值远大于EFR32规格书中所说的内部上/下拉电阻值(约43K欧),这在那些一个或多个上下拉电阻频繁的消耗电流的场合中相当显著地节能。举个例子,电池供电的SENSOR开关的开/合可能需要在开关电路中加一个上拉或下拉电阻。软件会在开关/GPIO电路中监控到高电平,在常闭开关的情况下。当开关被操控后,开关电路到地的这个结果会被软件检测并触发软件相应操作。根据开关激活的频度和时间,流过上下拉电阻的能量将显著地缩短电池的总体生命期。在这种情况下,用大的外部上下拉电阻替代内部上下拉电阻配置GPIO将减小电流消耗并延长电池寿命。
为得到在-40度到85度的温度范围内的9.1 兆欧/10 兆欧安全的上/下拉电阻值,我们先须确定最大输入漏电流。大量的IC工程特性测试显示了工业级器件的30nA上限值和高温工业级器件110nA的上限值。GPIO PB14/PB15例外,他们有-40° C 到85° C工业级器件的50nA上限值和-40° C 到125° C高温工业级器件250nA的上限值。
确定了漏电流,我们接下来可以以最小IOVDD工作电压1.62V(规格书表4.2)乘以0.7(规格书表4.37)来计算GPIO的最小输入高电压,我们得到1.134 V (1.62 * 0.7 = 1.134 V)。然后我们可确定容许在外部上拉电阻上的压降,即从最小IOVDD电压中减去最小Input hight voltage(1.62 V – 1.134 V = 0.486 V)。用欧姆定律,外部上拉压降除以漏电流的阈值结果乘以0.95,我们得到5%裕量的安全合适的上拉电阻值。对于-40° C 到 +125° C工业高温度范围,(0.486 V / 0.000000110 A * 0.95 = 4.2 M ohms),我们减小上拉电阻值到4.12兆欧为最接近的商业上可买到的电阻值。对于-40° C 到 +85° C 温度范围,(0.486 V / 0.00000003 A * 0.95 = 15.39 M ohms),我们限定上拉电阻值到10兆欧。原因是任何大于10兆的电阻不稳定,因电路会被许多如湿度和灰尘之类的污染物的电阻所影响。对于EFR32的PB14/15 GPIO,有公式 (0.486 V / 0.00000005 A * 0.95 = 9.2 M ohms),这里我们限定在上拉电阻为最近的商业上可买到的9.1兆欧的阻值。
类似地,对于下拉电压值,我们以 最小IOVDD操作电压乘以0.3(规格书表4.37)来计算GPIO的最大Input low voltage, (0.3 * 1.62 V = 0.486 V)。0.486V的结果就是容许的外部下拉电阻上的压降。用欧姆定律,外部下拉压降除以漏电流的阈值结果乘以0.95,我们得到5%裕量的安全合适的下拉电阻值。对于-40° C 到 +125° C工业高温度范围,(0.486 V / 0.000000110 A * 0.95 = 4.2 M ohms),对于-40° C 到 +85° C 温度范围,(0.486 V / 0.00000003A * 0.95 = 15.39 M ohms),我们又限定可靠的下拉电阻值到10兆欧。
对于PB14/15同样运用上述公式,在-40° C 到 +125° C温度范围,得到最大上/下拉电阻值为1.8M欧姆,(0.486 V / 0.00000025 A * 0.95 = 1.85M ohms)。