Защита от обратной полярности с малым падением напряжения
Как защитить вход своей схемы от случайного включения питания с обратной полярностью общеизвестно - поставить диод, причем лучше Шоттки. Однако в низковольтных или сильноточных схемах даже небольшое падение напряжения на диоде начинает играть заметную отрицательную роль, уменьшая эффективность использования батареек (в первом случае) или рассеивая большое количество тепла (во втором). В следующей небольшой заметке показано, как использовав схемотехнические решения на МОП-транзисторах увеличить эффективность схемы защиты и даже добавить некоторые новые функции.
Как поместить рисунок на печатную плату
Часто возникает желание разместить произвольное изображение на печатной плате: логотип фирмы, фото любимой девушки, силуэт Гомера Симпсона или банальные серп и молот. Осуществить это несложно - достаточно воспользоваться специально для этого предназначенной утилитой турецкого электронщика. Простая пошаговая инструкция как это сделать предлагается ниже.
Экономное управление реле
Как мимолётное виденье,
Передо мной явилось ты,
Контакты "щёлк", и за мгновенье
Письмо ушло за две версты…
Так, или примерно так, мог бы писать Пушкин о реле, проживи он всего лишь на шесть месяцев дольше до того момента как Морзе изобрел первое коммутационное реле. Многое изменилось с тех пор: “писатели” пишут по пять романов в год, радиокомпоненты стремительно уменьшаются в размерах и количество электронов на затворе достаточное для переключения транзистора легко укладывается в unsigned char, но старые добрые механические реле все еще не потеряли своей актуальности для многих приложений. Благодаря ряду преимуществ, недостижимых пока в полупроводниковых компонентах, реле встречаются в схемах требующих повышенной надежности и безопасности для пользователя. Однако некоторые недостатки, присущие этим электромеханическим динозаврам становятся особенно ощутимыми сегодня. Так, тенденция к уменьшению потребляемой конечным устройством мощности приводит к тому, что реле может стать одним из самых прожорливых компонентов на плате и даже не вписаться в ТЗ по общему потреблению. Разберемся что можно предпринять.
Утилита помощи разработчику печатных плат
При проектировании печатных плат часто требуется рассчитать те или иные электрические свойства объектов платы и влияние их механических размерностей на поведение и целостность электрических сигналов. Нередко встречается и обратная задача - по известным токам и напряжениям вычислить минимально допустимые расстояния между проводниками, ширину дорожек и температуру нагрева слоев меди. Для решения подобных (и не только) вопросов удобно использовать бесплатную утилиту Saturn PCB Design Toolkit, работающую в среде Windows.
О точности выходного напряжения регулятора
Классическая схема с операционным усилителем и источником опорного сигнала на одном из входов используется для слежения за уровнем постоянного напряжения в выбранной точке схемы и генерации сигнала ошибки на выходе ОУ. При этом напряжение за которым необходимо следить, как правило, выше уровня напряжения источника опорного сигнала, и поэтому подается на другой вход ОУ через резистивный делитель. Принято считать, что точность работы такой схемы определяется разбросом номиналов резисторов делителя и может достигать удвоенного значения точности используемых резисторов, что заставляет разработчиков тратиться на прецизионные резисторы. Однако, как показывает в следующей статье инженер Texas Instruments Роберт Коллман, на деле оказывается все совсем не так плохо и приличная точность работы схемы обеспечивается на практике даже с использованием в делителе типовых 1%-ых резисторов.
Простой двунаправленный однопроводный приемопередатчик
В следующей статье от инженера National Semiconductor рассказывается как можно обеспечить передачу данных между двумя частями схемы связанных между собой только линией питания. Собственно сама линия питания и используется для передачи полезной информации, которая частично модулирует питающее напряжение. Особенность схемы в том, что передача данных возможна в обоих направлениях, а также допускается объединение в одну сеть более двух приемопередатчиков подобного типа. При этом схема отличается простотой и низкой стоимостью.
Измерение сопротивления без использования АЦП
Следующая статья показывает нехитрый трюк как с помощью простейшего восьмилапого микроконтроллера без аналого-цифрового преобразователя на борту соорудить измеритель сопротивления датчика и передать измеренное значение в ПК или главному контроллеру через последовательный интерфейс (которого так же может не быть в списке периферии используемого МК). Таким образом, с помощью самого дешевого микроконтроллера и нехитрой программки можно превратить любой простой резистивный датчик в более-менее интеллектуальную подсистему, умеющую передавать значение сопротивления датчика в цифровом виде в хост-систему или главный микроконтроллер на плате.
Соединение устройств с различным питанием в одну шину I2C
Общий привет!
Буквально на днях потребовалось соединить в одну I2C-шину четыре устройства с различными уровнями (два 5-вольтовых ЦАПа и 3.3-вольтовые память и микроконтроллер). Встречаются низковольтные микросхемы толерантные к повышенным уровням на входах. В свою очередь, для некоторых пятивольтовых чипов "понятны" логические уровни нуля и единицы их низковольтных собратьев. В остальных же случаях требуется схема сдвига уровня. Инженеры NXP (а эти парни знают что говорят - они же I2C и разработали) предлагают простое, недорогое и оригинальное решение этой проблемы, которое, собственно, и было применено.
Защита Ethernet-интерфейса от разрядов кабеля
И снова салют.
В начале этого года случилось мне сертифицировать одну разработку на предмет получения международных сертификатов типа CE, FCC, C-Tick и пр. А поскольку устройство достаточно сложное, то пришлось повозиться почти два месяца: то излучение одного интерфейса вылезет выше нормы, то Wi-Fi отваливается и USB OTG начинает хост просить при ESD-разрядах в 8 кВ… В итоге, естественно, получился хэппи энд и накопился некоторый опыт. О последнем подробнее…
Во-первых, пришлось изучить огромную кучу стандартов, что несомненно помогло. Например, лаборатории где проводят тестирование могут сделать тесты для устройства, для которого в стандарте есть лазейка и этот тест, хоть формально и необходим, но может быть "засчитан автоматом". Или, другой пример, для некоторых тестов связанных с наведенными помехами в стандарте есть оговорка, что тестированию подвергаются только кабели длиной более трёх метров, а тестовая лаборатория может провести тестирование для всех подряд. Вобщем при стоимости каждого теста несколько тысяч долларов, знание стандартов может помочь немного сэкономить.
Хотя есть в стандартах и пробелы. Например, тест на устойчивость к высоковольтным разрядам, прикладываемых к кабелю, оговаривает разные уровни для интерфейсных кабелей и кабелей несущих питающее DC-напряжение. А что делать с PoE? Никто на этот вопрос ответить так и не смог. В итоге после выжигания пары-тройки PoE-модулей двухкиловольтными разрядами решил рассматривать его всё же скорее как интерфейс :).
Во-вторых, современные стандарты на радиоизлучения ставят очень жесткие рамки. Превысить все пределы запросто можно схемой состоящей всего из одной микросхемы обычной логики. Что говорить о современном устройстве с множеством высокоскоростных интерфейсов… Уложиться в границы не то чтобы совсем нереально, но надо жестко следовать определенным правилам и тонкостям разработки схем и то еще не гарантирует успех в первой итерации. При этом особенно страдают производители цифровой техники широкого потребления, ибо их задача вывести новинку на рынок быстрее конкурентов, а временные затраты на повторную итерацию дизайна обходятся дорого. А так как для сертификации достаточно предоставить отчет о проведенных тестах в сертифицирующий орган, то закралось мне такое сомнение, что многие крупные фирмы позволяют себе… эээ… несколько приукрасить отчет :). Так, при тестировании на радиоизлучения использовавшиеся при этом в качестве вспомогательных модулей нетбук и Ethernet-свитч всемирно известных марок (называть не буду) так безбожно излучали, что перекрывали не только свои лимиты, но и менее жесткие мои. При этом стикеры на соответствие всем мировым стандартам естественно украшали днище каждого из устройств. "Спокойно" себя вели LCD-монитор Dell и Wi-Fi роутер Apple, свитч же пришлось совсем убрать из безэховой камеры, а нетбук полностью завернуть в два слоя алюминиевой фольги.
Ну и в-третьих, прочитаны мегабайты книг/советов/аппнотов/рекомендаций как по защите электронного оборудования от внешних воздействий, так и по уменьшению паразитного радиоизлучения. Самое, на мой взгляд, полезное будет появляться в рубрике ЭМС. Сегодня одна из обзорных статей, на примере Ethernet описывающая с какими задачами приходится стлакиваться разработчику при защите интерфейсных входов устройства.
Радиобайки
Приветствую!
Уже знакомый нам по описанию принципов работы многоканальных радиомодулей Мик Дормер продолжает радовать нас своими публикациями по любимой ему тематике и, заодно, открывает новую категорию на этом сайте - "Юмор". Казалось бы, ничего забавного не может происходить в столь серьёзной отрасли как радиотехника. Как правило это так и есть, но только до тех пор пока дело не доходит до техподдержки клиентов. И вот тут начинается самое весёлое….
Простой расширитель импульсов на основе одновибратора помогает детектировать наносекундные события
Регистрация быстрых событий, таких как импульсы на выходе фотодиода или лавинного транзистора, требует детектора с достаточной полосой для их обработки. Благодаря своему наносекундному времени нарастания и малой задержке распространения сигнала, высокоскоростной компаратор LT1711 может переключаться за 4.5 наносекунды, реагируя на такого рода входные события. Но что если полученную информацию затем необходимо подать на вход микроконтроллера или цифрового сигнального процессора, которые неспособны заметить настолько короткие сигналы? Далее
Самодельный пьезотрансформатор
Недавно за относительно небольшой промежуток времени наткнулся сразу на несколько интересных материалов подряд, так или иначе связанных с микропотреблением. Случайность, конечно, хотя тенденции движения в этом направлении не ослабевают.
Во-первых, лично я впервые узнал про технологии фирмы EnOcean, хотя они не первый год на рынке. Одно из их направлений - разработки в области домашней автоматизации, однако некоторые подходы нестандартны. Например, представьте заходите вы в комнату, на стене обычная панелька выключателя. Нажали… щёлк… зажегся свет. Можно щелкнуть снова - лампочка под потолком погаснет. На первый взгляд ничего необычного…
WDR
Снова на связи.
Извиняюсь за задержку с появлением новых материалов - совершенно было недосуг в последнее время - сначала дедлайн с проектиком (думаю знакомая многим ситуация - ночной кодинг и дебаггинг, затем дневной паялинг и тестинг… 
), усугубленный взятыми билетами в отпуск и забронированным отелем. Потом, собственно, сам отпуск: солнце, воздух и вода - наши лучшие друзья. В итоге все кончилось хорошо - проект сдан, самолет не упал, Тихий океан был тихим и теплым, и мы продолжим .
Однако прежде хочу хочу исправить в ближайшее время одну вещь - считаю что дизайн сайта был изначально выбран не совсем удачно, а именно ширина средней колонки в используемой теме слишком мала. Она задана жестко и составляет всего 545 пикселей, что, как оказалось, совершенно недостаточно для публикации некоторых изображений, особенно страдают электронные схемы (в итоге некоторые статьи пока зависли в воздухе до решения проблемы). Вывод рисунков в отдельных окнах (всплывающих или новых окнах браузера) - тоже по-моему не выход, так как специфика рисунков такова, что предполагается постоянное их наличие перед глазами при чтении текста. Поэтому сейчас нахожусь в поиске более подходящей темы для WordPress. Так как посетителей с разрешением монитора 640х480 не наблюдается, то ищется тема более оптимально использующая пространство экрана. Если есть предложения или идеи - кидайте в комментарии!
Отладка без проводов
Разработчику устройств на микроконтроллерах без отладки не обойтись. Одна из проблем, связанных с этим процессом - это разъем для отладчика. Он стоит денег и занимает место на плате. Некоторые решения предлагают нам отказаться от разъема, оставив лишь контактные площадки. Вот так, например:
Решение стильное и практичное: цена такого "разъема" нулевая и экономится немного места. Однако еще дальше шагнули японские ученые под руководством американских эмбеддеров из Renesas. Они предложили не только вообще отказаться от разъема на плате, но и не использовать для связи с отладчиком ни одной ножки процессора!
Пару месяцев назад я был на конференции, организованной компанией Avnet. За целый день конференции выступили представители многих компаний: Maxim, Microchip, Analog Devices, Freescale, Xilinx и прочие. Все рассказывали о новинках и планах, однако самый оживленный интерес (естественно, не считая розыгрыша плазменного TV в конце дня, и халявных пироженных в кофе-брейках), вызвала именно эта технология Renesas. Представитель кратко рассказал о ней, сказал что исследовательские работы практически завершены и скоро мы увидим это живьем. Дополнительной информации выведать не удалось, однако на сайте Renesas я нашел следующий документ, перевод которого вам и предлагаю.
Кельвиновский контакт из контактной площадки
Здравствуйте.
Хотелось бы добавить небольшое пояснение и продолжение к статье про способ использования чип-резистора в качестве токового сенсора. Выяснилось, что технология заинтересовала многих радиолюбителей, которые активно пытаются воплотить этот метод на реальных схемах, в связи с чем мне начали поступать вопросы. Хотя я и не являюсь автором предложенной в статье методики, выскажу свое мнение.
Ввод параллельных данных через один провод
Недавно натолкнулся на статью про управление семисегментными индикаторами с помощью всего одного вывода микроконтроллера на сайте "Электроника для всех". В ней показано как, используя сдвиговый регистр и один вывод МК, обеспечить вывод данных в параллельную нагрузку - в данном случае индикаторы. Хотя такие фокусы прокатывают только в радиолюбительской практике, решение, спору нет, красивое… Согласитесь, всегда интересно почитать про какой-нибудь подобный схемотехнический или программный изврат трюк, восхититься изобретательностью и изящностью решения, и отложить в копилку где-нибудь в памяти (даже если точно знаешь, что не только никогда не применил бы подобное на производстве, но даже оторвал бы руки своему инженеру, рискни он практически воплотить такое в серийном продукте).
В общем прикалывают меня такие штучки, и, приоткрывая карты скажу, что на подходе в процессе перевода есть несколько статей сходного плана (буду помечать их тэгом Трюки). А сегодня предлагаю логическое дополнение к вышеуказанной статье про индикаторы, но только описывающей как сходным образом обеспечить ввод данных от нескольких источников в микроконтроллер, не затратив при этом больше одной ножки.
Даталоггер. Часть 1.
Буэнос диас, коллеги!
Сегодня мы рассмотрим такого зверя как даталоггер. Вначале кратко о том, что это такое. Несмотря на то что прямая калька «даталоггер» (или «даталогер») уже прижилась в русском языке (что легко проверяется Яндексом), русская Википедия ничего о нем пока не знает, и предлагает поискать «дата люгер» взамен, - странного зверя о котором не знает ни одна другая энциклопедия мира.
Я дам вам парабеллум, Киса.
Впрочем, английская Вики поясняет, что: «Даталоггер — электронное устройство, которое записывает данные во времени или в зависимости от местоположения с помощью либо встроенного измерительного прибора или датчика, либо используя внешние измерительные приборы/датчики». Там же, кстати, есть достойный внимания перечень отличий систем регистрации данных от систем сбора данных.
Использование активной подтяжки
Электронщики знают, что подтяжка это не предмет одежды, косметическая операция или гимнастическое упражнение, а резистор включенный между линией управления и шиной питания (pull-up) или землей (pull-down). В то время как использование резисторов для подтяжки вполне оправдано в слаботочных схемах или в цифровых протоколах (таких как I2C), в некоторых случаях их использование становится неприемлемым, так как приводит к излишнему перерасходу энергии. В таком случае выручает активная подтяжка, которая, что видно из названия, выполняется на активных элементах (например, транзисторах). Пример использования, принципиальная схема и расчет эффективности активной подтяжки показаны в нижеследующей статье:
Атака клонов… Небольшими группами… По два-три миллиона…
Здравствуйте.
Длинного предисловия в этот раз не будет, поскольку статья, которую я предлагаю сегодня, немаленькая, но читается на самом деле легко и интересно (именно поэтому я не стал отбрасывать ту часть, которая не касается электроники, а привожу ее полностью). Статья была опубликована примерно полтора года назад в американском журнале Popular Science, и описывает тенденции развития уровня производства в Китае. Объясню лишь почему я ее решил перевести и опубликовать здесь.
Во-первых, описываются вещи действительно впечатляющие - начиная от сроков "разработки" электронных устройств до масштабов производства. Во-вторых, подобные тенденции либо уже влияют, либо обязательно вскорости повлияют на принципы разработки современной электроники в других странах за пределами юго-восточной Азии. Особенно если речь идет об уникальной продукции, или о современных устройствах высокого класса. Не знаю как вы, а я лично уже чувствую это влияние (как именно - напишу в комментариях к этой статье). Так что готовьтесь, коллеги, к переменам, иначе те, кто не захочет меняться, с большой вероятностью вскорости останутся без значительного куска масла к своей рисовой лепешке.
В общем, автор статьи Дэн Кёппл и я вас предупредили :), а выводы сделаете сами….
Причины и способ подавления звона на затворе полевого транзистора
В прошлой статье речь шла о резисторах и, частично, источниках питания. Сегодня предлагаю продолжить немного в этом направлении, а тем кому это не очень интересно обещаю - в следующей публикации сделаем скачок в кардинально другом направлении.
Импульсные источники питания содержат одними из ключевых элементов ключ (игра слов неумышленная) и «временное хранилище» для преобразуемой энергии. Ключ должен периодически коммутировать две части схемы, между которыми происходит передача энергии при преобразовании напряжения. В первых прототипах действительно использовался механический коммутатор на основе реле (честно - не могу себе этого представить), сейчас же, по крайней мере для преобразователей напряжения малой и средней мощности используемых для выработки различных уровней в пределах печатной платы, выбор в 100% случаев однозначен — МОП-транзистор (MOSFET). Физическая реализация «хранилища энергии» не изменилась — в этом качестве используется катушка индуктивности (в схемах с накачкой заряда это конденсатор, но такие схемы используются сравнительно реже).
Итак, допустим схема импульсного источника выбрана и готова к реализации. Давайте попробуем осуществить вполне разумное желание - минимизировать габариты источника.