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.
