Sve je počelo kao i obično, odlučio sam da radim nešto drugačije od toga da ništa ne radim od viška slobodnog vremena. Onda sam se sjetio da se moji prijatelji žale na moj mikrofon u diskordu, čula se nekakva digitalna smetnja, a ako sam počeo kopirati fajlove na kompjuter, onda općenito. Kupiti normalnu zvučnu karticu? Ne radi se o nama.
Koga zanima pitam ispod maca.
Odabir kodek čipa
Generalno, nisam ljubitelj pravljenja elektronike od bilo čega, čak ni za sebe, posebno od kineskih komponenti sa Alijem, tako da prvo što uradimo je da odemo na digikey i potražimo nešto. Prva pomisao je bila uzeti punopravni kodek čip i spojiti ga na njega STM32, i to samo od njega USB... U principu, nije teško, ali u jednom trenutku sam shvatio da ne želim toliko da se mučim i odlučio da pronađem nešto „sve u jednom“. Google uporno izdaje CM108 od C-Media Electronics, proizvođač sa sjedištem u Tajvanu. Pa, u redu, neka bude
Kodek zahtijeva sam sebe EEPROM, pa čak nudi i određeni analog od STMicroelectronics M93C46-WMN6TP Brzo sam ga pronašao na istom digikeyju (Integrirana kola (IC)> Memorija). Za svaki slučaj spojio sam mu napajanje preko filtera da nam ne bi ništa loše doneo napajanju kodeka.
Takođe kvarc itd. Ja sam ljubitelj toga da sve bude manje i kompaktnije, onda sam stavio seriju ABM3(ABM3-12.000MHZ-B2-T) 5 on 3.2 mm (ne stavljajte istog giganta HC-49)
Audio konektori
Zatim tražimo same konektore za slušalice i mikrofon. Ja lično preferiram CUI za audio i jednostavne konektore za napajanje u domaćinstvu 5.5 , ja ih uvijek stavljam, naravno, traženje na digikey (Konektori, Interconnects> Barrel - Audio Connectors).
U mom slučaju, već sam imao spremnu komponentu u biblioteci ispod SJ2-3574A-SMT pošto Već sam ga koristio ranije, bilo bi moguće odabrati višebojni (u CUI ima), ali nisam htela (radim to za sebe, nekako ću to shvatiti).
Obično se kondenzatori postavljaju u seriju ( 0.47uF ili 1uF, može 4.7uF), može biti tantal ili keramika, ali je najbolje koristiti film. U referentnom kolu u datasheet-u koji nude 470uF, što je previše, biramo 0.47uF(ako vam treba veoma nizak bas, onda možete 1uF). Filmski kondenzatori su dostupni u SMD slučajevima, što je vrlo zgodno, ja sam stavio ECP-U1C474MA5 u slučaju 1206 .
Galvanska izolacija napajanja
A sada zabavni dio
CM108 ima 2 moda, 100mA i 500mA, naravno, izabrao sam deblji, tako da u velikoj meri, 500mA * 5V = 2,5W, malo sa marginom, moramo negdje pronaći rješenje 3W, podesite parametre (u odjeljku Napajanja - Montaža na ploču> DC DC pretvarači) i vidite šta je jeftinije, također ne zaboravite da izbacite proizvođače kojima nemate baš povjerenja. Izbor je pao CC3-0505SF-E od TDK(iako sam zaista želeo da stavim od murata!). Košta puno, 11 dolara, ali ne može se pomoći.
Nakon toga sam stavio filter, ne zaboravljajući na kondenzatore 0.01uF i 0.001uF iskorijeniti bilo kakvu visokofrekventnu herezu tk. čak i puzi kroz galvanizaciju. Ipak 100uF elektrolita, sigurno neće biti suvišno.
Odvajanje interfejsa
Odvajanje snage je dobro, ali ne škodi da ga sami odvežete USB interfejs. U odjeljku Digitalni izolatori (Izolatori> Digitalni izolatori) možete pronaći odgovarajući, ja sam odabrao ADUM4160 od Analogni uređaji.
Ne zaboravite zategnuti PODACI P on USB interfejs za 3.3V pošto ovo govori hostu (PC) da je uređaj priključen na port i da bi bilo potrebno početi raditi s njim, na prijateljski način, ovaj nosač bi trebao biti unutar mikrokola, ali iz nekog razloga ga nema.
Pa, male stvari
Ja sam USB konektor naravno od Molex, možete i iz TE ili Wurth... Ili pogledajte druge, ali mislim da je bolje izabrati takve konektore od ova tri, ostali su dobri, ali na drugačiji način.
Odlučio sam i da ako je toliko novca potrošeno na čistu hranu, onda sve mora biti urađeno dobro do kraja, a razdvajanje digitalnog i analognog tla nije izuzetak. Štaviše, umjesto uobičajenog kratkospojnika na ploču, stavio sam filter BLM15(prilikom ožičenja ploče, bolje je pomaknuti odvajanje zemlje bliže glavnoj zemlji, tj. GND izlaz našeg izolatora za napajanje, tamo bi digitalno i analogno uzemljenje trebalo da se raziđu)
Zaključak
Pa, to je sve, raširio sam ploču u 4 sloja standardne klase, nakon pripreme za proizvodnju koštat će oko 130 rubalja. Takođe, 4 sloja su bolja u smislu činjenice da je bolje napraviti poligone snage, zemlje i digitalnog zemljišta kao punopravne poligone, na prijateljski način, svako napajanje ima svoj sloj, ali ja imam napajanje i digitalno sleti na jednu.
Od ideje do kompletnog izgleda prošlo je oko sat i po. Ploča je izašla u veličini 22 on 66 mm.
Iskreno, dok sam pisao članak, već nisam htio da naručim honorar (pa, kao i uvijek), pa neka bude barem članak.
P.S. Često ovako ubijam vrijeme šireći razne projekte, od jednostavnih bežičnih punjača do procesora ožičenja i... U većini slučajeva gubim interesovanje (a pošto je besplatno, nema potrebe da trošite novac na komponente).Ako ste zainteresovani za ovakve članke, možete ponuditi svoje ideje za sledeće projekte
P.P.S. Zbog činjenice da ploča nije naručila i nije provjerila, moguće su greške.
- Postoji li galvanska izolacija od USB porta?
USB osciloskopi nisu galvanski izolovani od USB porta. Prijenosni i desktop također nemaju odvajanje od USB porta kada su povezani sa računarom. Razlog tome je što je brzina prijenosa podataka između uređaja i računala 240 Mbps. Takvu brzinu ne može "osloboditi" transformator. Optička izolacija pri ovoj brzini bit će vrlo skupa. Međutim, USB uređaji jednostavno moraju biti izolirani od uzemljenja kada su mjerni uređaji povezani na mrežu. Za to postoji nekoliko pristupa.
- Koristite laptop (netbook). Uopće nema kontakt sa zemljom, a impulsna jedinica za napajanje je galvanski izolirana.
- Koristite računar koji se napaja iz isključenog UPS-a.
- Koristite poseban uređaj za galvansku izolaciju USB uređaja. Pruža maksimalnu brzinu od 12 Mbps, ali pošto su USB osciloskopi kompatibilni sa USB 1.1 unatrag, oni će raditi ovom brzinom, iako će brzina osvježavanja signala na ekranu biti nekoliko sličica u sekundi.
- Koliki je maksimalni nivo izmjerenog signala?
Pasoška vrijednost maksimalnog nivoa signala primijenjenog na ulaz tokom mjerenja je 35V. kada koristite atenuator u 1X modu, nemojte mjeriti signal čija vršna oscilacija prelazi 35V. Ako sumnjate da signal koji se mjeri ima veću vršnu vrijednost, onda prebacite atenuator u položaj 10X. 35V je vršna vrijednost na natpisnoj pločici koja uključuje i DC komponentu i AC oscilacije sa frekvencijom manjom od 10KHz. Na primjer, ako je DC komponenta 20V, a AC komponenta ima amplitudu od 60V, tada će se oscilacija pojaviti od -10V do 50V. Peak: 50V. U ovom slučaju koristite 10X način rada na atenuatoru sonde.
- Koja je zaštita na ulazu?
Na ulazu je ugrađena zaštitna dioda. Inženjeri proizvođača rekli su da ako je kontakt sonde "uzemljenje" spojeno na "uzemljenje" (koncept "uzemljenja" je relativan, često znači "zajednička žica"), tada bi uređaj trebao raditi bez problema, pa čak i ako je maksimalno granica je prekoračena čak 2 puta. Međutim, to nije nominalni način rada osciloskopa i u slučaju kvara uređaja ne spada u jamstveni slučaj.
- Iz koje vrijednosti se računa nivo buke?
Apsolutna vrijednost šuma se razlikuje pri različitim postavkama vrijednosti V/div i izračunava se iz pune skale. Na primjer, sa vrijednošću od 5 V / div i specificiranim nivoom buke od 3%, maksimalna apsolutna vrijednost buke je: 5 V * 8 podjela * 3% = 40 * 0,03 = 1,2 V. Prekoračenje ovog nivoa je kvar uređaja. Svaki nivo buke manji od ove vrijednosti je normalan rad uređaja. Iz naše prakse testiranja uređaja, većina ima nivo buke od oko 1,5%, ali neki zapravo imaju buku bližu 3%.
- Koliko značajnih bitova zaista postoji u ADC-u?
2090,2150,2250 uređaji koriste 8-bitni ADC. Na niskim frekvencijama, broj značajnih bitova je blizu 8. Kako frekvencija raste, broj značajnih bitova se glatko smanjuje. Na najvišim frekvencijama je preko 6 bita. Proizvođač ne daje točne vrijednosti frekvencije i grafove ovisnosti.
- Šta ako LED ne svijetli kada se uređaj priključi na USB?
Prvo provjerite da li je računar uključen, da li USB port radi (na njega povežite poznati uređaj koji radi, na primjer, fleš disk). Instalirajte ispravne drajvere osciloskopa. Bez drajvera, osciloskop se možda neće inicijalizirati i LED se neće uključiti. Pokušajte sve ovo učiniti na drugom računaru. Ako ništa drugo ne uspije, velike su šanse da je osciloskop neispravan. To se obično događa zbog prekoračenja maksimalno dozvoljenog nivoa izmjerenog signala ili kršenja uslova rada.
- Koja je brzina USB prijenosa?
Proizvođač koristi CY68013A čip, koji u teoriji može isporučiti do 480Mbps, ali stvarna brzina prijenosa između uređaja i računara je 240Mbps.
- Može li se osciloskop koristiti sa USB 1.1?
Da, možete, ali vrlo teško zbog vrlo male brzine prijenosa (12Mbps).
- Čuju se klikovi iz uređaja prilikom prebacivanja V / div. Ovo je u redu?
Da. Osciloskop koristi kvalitetne releje za prebacivanje signala. Oni stvaraju ove zvukove.
- Gdje mogu vidjeti uređaj u otvorenom obliku?
Model DSP-2150 je prikazan ovdje: http://www.artem.ru/cgi-bin/photo?c=l&cid=115 Nemamo fotografije drugih modela.
- U dokumentaciji i na web stranici, veličina bafera je naznačena kao 10-32 ili 10-64K. Koja je stvarna veličina bafera?
Ukupna veličina bafera je 64K. U dvokanalnom režimu, veličina bafera po kanalu je od 10K do 32K. U jednokanalnom režimu od 10K do 64K. Veličina bafera se može odabrati u programu. Nisu sve veličine bafera dostupne pri određenim postavkama brzine uzorkovanja.
- Kako se koristi interpolacija signala? Zašto je to potrebno?
Sljedeće vrijedi samo za model DSO-2150. Za druge modele, vrijednosti međuspremnika, brzine i granice početka upotrebe interpolacije mogu biti različite.
Objašnjenje proizvođača:
Za vrijednosti manje od 10 μs po podjeli koristi se interpolacija podataka (sinX) / X.
Nadalje, naše rezonovanje (njihova ispravnost nije zagarantovana):
Postoji samo jedna veličina bafera dostupna pri ovoj brzini - 10.000 uzoraka. Na ekranu se nalazi 10 traka. Dobijamo:
10 μs / div * 10 div = 100 μs preko cijelog ekrana
10.000 uzoraka / 100 μs = 100.000.000 uzoraka / 1 sek.
one. pri 10μs/podjeli brzina će biti 100MS/s.
Ako postavimo sljedeće manje podjele (4 μs), tada se potrebna brzina mjerenja povećava za 2,5 puta. Za popunjavanje ekrana sa 10.000 mjerenja u zadanom periodu potrebna je brzina od 250MS/s, a DSO 2150 osciloskop daje maksimalno 150Ms/s. šta da radim? Interpolirajte! One. za DSO-2150 na 4μs/podjela i manje, stvarno nema vremena da izmjeri svih 10.000 vrijednosti, već mjeri koliko može i prenosi podatke, a softver ih crpi koristeći sin (x)/x ili neku drugu odabranu interpolaciju način rada.
Pažnja! Upotreba sin (x) / x režima interpolacije jako opterećuje procesor i usporava prikaz informacija u programu. - Gdje je bolje spojiti osciloskop direktno na računar ili na eksterni USB prekidač?
Proizvođač preporučuje povezivanje osciloskopa direktno na računar pomoću oba utikača. U našoj praksi, povezivanje na eksterni USB prekidač ne utiče na kvalitet signala, ali pomaže da se smanji trenutno opterećenje portova računara.
Naš zaključak: možete se povezati i na računar i na prekidač. - Da li uređaj nastavlja mjeriti dok prenosi podatke?
br. Osciloskop radi u nizu. Prvo puni bafer izmjerenim podacima, a zatim prenosi primljene podatke preko USB-a. Tokom prijenosa se ne vrše mjerenja i okidač se može preskočiti.
- Koja je maksimalna stopa uzorkovanja?
Za DSO-2150 uređaj je 150 MHz. Ova frekvencija je dostupna samo u jednokanalnom modu. Kada koristite oba kanala, maksimalna frekvencija je 75MHz po kanalu. Isto tako i za ostale modele.
Ostala pitanja
- Koje su prednosti kupovine kod nas?
- Razumijemo šta prodajemo;
- Imamo zvanične DIREKTNE isporuke iz Kine;
- Imamo vezu sa inženjerima proizvođača i možemo im uputiti vaša pitanja;
- Imamo dobre cijene;
- Šaljemo robu širom Rusije;
- Dajemo garanciju do 3 godine;
- Preveli smo dokumentaciju za vas;
- Uređaj nam možete vratiti u roku od 14 dana od prijema ukoliko Vam ne odgovara.
- Da li su Hantek, Voltcraft, Darkwire, Protek, Acetech ista stvar?
Da. Pravi proizvođač je QINGDAO Hantek Electronic Co. (http://www.hantek.com.cn) u Qingdaou, gdje se nalazi jedan od najvećih industrijskih centara NR Kine. Oni dozvoljavaju nekim prodavcima da ponovo etiketiraju svoje proizvode sopstvenim zaštitnim znakovima prodavca.
Kako odabrati model?
Prije svega, morate odlučiti s kojim frekvencijskim signalima ćete raditi.
Postoje tri glavna parametra: analogni propusni opseg, brzina uzorkovanja i propusni opseg u realnom vremenu.
Analogni propusni opseg i brzina uzorkovanja navedeni su u podacima pasoša.
Propusni opseg u realnom vremenu se izračunava kao stopa uzorkovanja podijeljena sa 2,5.
Matematički, treba ga podijeliti sa 2, ali ovo je granična vrijednost za idealne uslove i idealan filter, što ne treba posebno očekivati.
Brzina uzorkovanja je ista kao i broj uzoraka (uzoraka) u sekundi.
Digitalni osciloskopi, u teoriji, mogu raditi u realnom vremenu iu ekvivalentnom načinu uzorkovanja.
Uzorkovanje u realnom vremenu omogućava vam da precizno oblikujete čak i jedan signal. Ponavljajući signal se smatra skupom pojedinačnih signala. Propusni opseg u realnom vremenu igra važnu ulogu u ovom načinu rada.
Pretpostavimo da imate signal od 50MHz i osciloskop sa analognim propusnim opsegom od 400MHz i brzinom uzorkovanja od 100MHz., Nažalost, neće moći kvalitativno reproducirati signal, jer je 100MHz / 2,5 manji od 50MHz. One. propusni opseg u realnom vremenu je manji od frekvencije mjerenog signala, stoga, za način mjerenja u realnom vremenu, analogni propusni opseg mora biti najmanje jednak frekvenciji mjerenog signala, a frekvencija uzorkovanja mora biti najmanje 2,5 puta frekvenciju mjerenog signala. Međutim, ako se razmatra signal frekvencije od 50 MHz sa frekvencijom uzorkovanja od 100 MHz, tada će biti samo dva mjerenja za jedan period, što vam možda neće biti dovoljno, tj. što više puta frekvencija uzorkovanja premašuje frekvenciju signala, tačnije se prikazuje talasni oblik posmatranog signala.
DSO 2090,2150,2250 modeli rade u realnom vremenu.
U režimu ekvivalentnog uzorkovanja, osciloskop uzima više uzoraka signala koji se ponavlja, svaki put primajući vrijednost signala s različitim pomakom od okidača. U stvari, mnoge tačke se mjere u različitim signalima i iz njih se rekonstruiše tačan talasni oblik - ovo je vrsta metode uzastopne aproksimacije. Očigledno, ova metoda radi samo za precizan i ponavljajući signal. U ovom načinu rada analogni propusni opseg igra glavnu ulogu, brzina uzorkovanja nije toliko važna.
Pretpostavimo da imate signal od 200MHz koji se ponavlja i osciloskop sa analognim propusnim opsegom od 200MHz i brzinom uzorkovanja od 100MHz u režimu uzorkovanja ekvivalentnog vremena. Dobićete dobar prikaz talasnog oblika jer će analogni propusni opseg preskočiti talasni oblik i talasni oblik će se oporaviti iz višestrukih merenja u različitim tačkama od detekcije okidača.
DSO 2090,2150,2250 modeli nemaju ekvivalentno uzorkovanje. Model koji podržava ovaj način rada: DSO-5200A.
Neki kolačići su potrebni za sigurnu prijavu, ali drugi su opcioni za funkcionalne aktivnosti. Naše prikupljanje podataka koristi se za poboljšanje naših proizvoda i usluga. Preporučujemo da prihvatite naše kolačiće kako biste bili sigurni da dobijate najbolje performanse i funkcionalnost koju naša stranica može pružiti. Za dodatne informacije možete pogledati. Pročitajte više o našim.
Kolačići koje koristimo mogu se kategorizirati na sljedeći način:
Striktno neophodni kolačići: To su kolačići koji su potrebni za rad analog.com ili određene funkcije koje se nude. Oni ili služe isključivoj svrsi obavljanja mrežnog prijenosa ili su striktno neophodni za pružanje online usluge koju izričito zahtijevate. Kolačići za analitiku / učinak: Ovi kolačići nam omogućavaju da izvršimo web analitiku ili druge oblike mjerenja publike, kao što je prepoznavanje i brojanje broja posjetitelja i gledanje kako se posjetitelji kreću po našoj web stranici. Ovo nam pomaže da poboljšamo način na koji web stranica radi, na primjer, osiguravajući da korisnici lako pronađu ono što traže. Kolačići funkcionalnosti: Ovi kolačići se koriste za prepoznavanje kada se vratite na našu web stranicu. To nam omogućava da personaliziramo naš sadržaj za vas, pozdravimo vas imenom i zapamtimo vaše preferencije (na primjer, vaš izbor jezika ili regije). Gubitak informacija u ovim kolačićima može učiniti naše usluge manje funkcionalnim, ali ne bi spriječio rad web stranice. Kolačići za ciljanje/profiliranje: Ovi kolačići bilježe vašu posjetu našoj web stranici i/ili korištenje usluga, stranice koje ste posjetili i veze koje ste pratili. Koristit ćemo ove informacije kako bismo web stranicu i reklame prikazane na njoj učinili relevantnijim za vaše interese. Također možemo podijeliti ove informacije sa trećim licima u tu svrhu.
Zašto je ovo potrebno?
Posebnost USB standarda je da periferni uređaji imaju zajedničku masu sa USB hostom i električno su povezani na „prljavo uzemljenje“ impulsne jedinice za napajanje i, shodno tome, čitavog računara.Ako vaš računar nije ispravno uzemljen (potrebna vam je posebna valjana treća žica za uzemljenje u evropskoj utičnici), tada pored buke i smetnji možete dobiti "fazu" mrežnog napona i potencijal od cca. 110V sa svime što to podrazumijeva.
USB izolator eliminiše petlje uzemljenja, električni odspaja prljavo uzemljenje, smanjuje smetnje i buku i štiti računare i spoljnu opremu od oštećenja. Ovo je posebno korisno kada radite sa mjernim instrumentima baziranim na PC-u (USB osciloskopi, logički analizatori, itd.) ili u industrijskim okruženjima i neophodno je u medicinskoj opremi.
U našoj audio aplikaciji, također će biti korisno galvanski izolirati PC i vanjski USB DAC.
Industrijski USB izolatori koštaju 200...400 dolara. Predlažem da malo uštedite i steknete novo iskustvo!
Kako radi ADuM4160?
Analog Devices proizvodi seriju digitalnih USB izolatora koristeći patentiranu iCoupler tehnologiju.Fragment je isključen. Naš časopis postoji na donacijama čitalaca. Puna verzija ovog članka dostupna je samo
--
Hvala na pažnji!
Sprint Layout 6.0 ploča(poslao Eugene Red, uredio Igor Datagor):
▼
🕗 15/07/13 ⚖️ 31,6 Kb ⇣ 211
Zdravo čitaoče! Zovem se Igor, imam 45 godina, Sibirac sam i strastveni amaterski inženjer elektronike. Izmislio sam, kreirao i održavam ovu divnu stranicu od 2006. godine.
Više od 10 godina naš časopis postoji isključivo na moj račun.
Dobro! Freebie je gotov. Ako želite datoteke i korisne članke - pomozite mi!
--
Hvala na pažnji!
Igor Kotov, glavni i odgovorni urednik časopisa "Datagor".
Datasheet na ADUM4160
▼
U elektronici postoji takva stvar kao što je galvanska izolacija. Njegova klasična definicija je prijenos energije ili signala između električnih kola bez električnog kontakta. Ako ste početnik, onda će vam ova formulacija izgledati vrlo općenito, pa čak i misteriozno. Ako imate inženjersko iskustvo ili se samo dobro sjećate fizike, onda ste najvjerovatnije već razmišljali o transformatorima i optospojnicama.
Članak pod rezom posvećen je različitim metodama galvanske izolacije digitalni signali... Reći ćemo vam zašto je to uopće potrebno i kako proizvođači implementiraju izolacijsku barijeru "unutar" modernih mikro krugova.
Govor će se, kao što je već spomenuto, fokusirati na izolaciju digitalnih signala. Dalje u tekstu, pod galvanskom izolacijom podrazumijevamo prijenos informacijskog signala između dva nezavisna električna kola.
Zašto je to potrebno
Postoje tri glavna zadatka koji se rješavaju razdvajanjem digitalnog signala.Prva stvar koja pada na pamet je zaštita od visokog napona. Zaista, obezbjeđivanje galvanske izolacije je sigurnosni zahtjev za većinu električnih uređaja.
Neka mikrokontroler, koji prirodno ima mali napon napajanja, postavlja kontrolne signale za energetski tranzistor ili drugi visokonaponski uređaj. Ovo je više od uobičajenog zadatka. Ako ne postoji izolacija između drajvera, koji povećava upravljački signal u smislu snage i napona, i upravljačkog uređaja, tada mikrokontroler dolazi u opasnost da jednostavno pregori. Osim toga, I/O uređaji se obično spajaju na upravljačke krugove, što znači da osoba koja pritisne tipku "uključi" može lako zatvoriti krug i dobiti udarac od nekoliko stotina volti.
Dakle, galvanska izolacija signala služi za zaštitu ljudi i tehnologije.
Ništa manje popularna je upotreba mikro krugova s izolacijskom barijerom za povezivanje električnih krugova s različitim naponima napajanja. Ovdje je sve jednostavno: ne postoji "električna veza" između krugova, stoga će signal, logički nivoi informacijskog signala na ulazu i izlazu mikrokola odgovarati napajanju na "ulazu" i "izlazu" kola, respektivno.
Galvanska izolacija se takođe koristi za poboljšanje imuniteta sistema. Jedan od glavnih izvora smetnji u radioelektronskoj opremi je takozvana obična žica, često je to tijelo uređaja. Prilikom prijenosa informacija bez galvanske izolacije, zajednička žica osigurava ukupan potencijal predajnika i prijemnika neophodan za prijenos informacijskog signala. Budući da obična žica obično služi kao jedan od stubova napajanja, povezivanje različitih elektronskih uređaja na nju, posebno energetskih, dovodi do kratkotrajnog impulsnog šuma. Oni se uklanjaju zamjenom "električne veze" vezom izolacijske barijere.
Kako to radi
Tradicionalno, galvanska izolacija se zasniva na dva elementa - transformatorima i optospojnicima. Ako izostavimo detalje, onda se prvi koriste za analogne signale, a drugi za digitalne signale. Razmatramo samo drugi slučaj, pa ima smisla podsjetiti čitaoca ko je optospojler.Za prijenos signala bez električnog kontakta koristi se par emitera svjetlosti (najčešće LED) i fotodetektora. Električni signal na ulazu se pretvara u "svjetlosne impulse", prolazi kroz sloj koji prenosi svjetlost, prima ga fotodetektor i ponovo se pretvara u električni signal.
Optocoupler je vrlo popularan i bio je jedina tehnologija za razdvajanje digitalnog signala već nekoliko desetljeća. Međutim, razvojem industrije poluprovodnika, integracijom svega i svakoga, pojavila su se mikro kola koja implementiraju izolacionu barijeru na račun drugih, modernijih tehnologija.
Digitalni izolatori su mikro kola koja obezbeđuju jedan ili više izolovanih kanala, od kojih svaki „prestiže“ optospojler po brzini i tačnosti prenosa signala, u smislu otpornosti na smetnje i, najčešće, po ceni po kanalu.
Izolaciona barijera digitalnih izolatora se proizvodi različitim tehnologijama. Poznata kompanija Analogni uređaji u digitalnim izolatorima ADUM koristi impulsni transformator kao barijeru. Unutar kućišta mikrokola nalaze se dva kristala i impulsni transformator izrađeni zasebno na poliimidnom filmu. Kristal predajnika generiše dva kratka impulsa na prednjoj strani informacijskog signala i jedan impuls na raspadu informacijskog signala. Impulsni transformator omogućava, sa malim kašnjenjem, primanje impulsa na kristalu predajnika, preko kojih se vrši reverzna konverzija.
Opisana tehnologija se uspješno koristi u implementaciji galvanske izolacije, po mnogo čemu nadmašuje optospojnice, ali ima niz nedostataka povezanih s osjetljivošću transformatora na smetnje i rizikom od izobličenja pri radu s kratkim ulaznim impulsima.
Mnogo veći nivo otpornosti na smetnje je obezbeđen u mikro krugovima, gde je izolaciona barijera implementirana na kondenzatorima. Upotreba kondenzatora eliminiše DC spregu između predajnika i prijemnika, što je ekvivalentno galvanskoj izolaciji u signalnim kolima.
Ako vas zadnja rečenica uzbuđuje..
Ako osjećate goruću želju da vrištite da ne može biti galvanske izolacije na kondenzatorima, onda preporučujem da posjetite ovakve teme. Kada se vaš bijes smiri, primijetite da sva ova kontroverza datira još iz 2006. godine. Kao što znate, tamo se nećemo vraćati, kao 2007. godine. A izolatori sa kapacitivnom barijerom se proizvode dugo vremena, koriste se i rade savršeno.
Prednosti kapacitivnog razdvajanja su visoka energetska efikasnost, male dimenzije i otpornost na vanjska magnetna polja. Ovo vam omogućava da kreirate jeftine integrisane izolatore sa visokim stepenom pouzdanosti. Proizvode ih dvije kompanije - Texas Instruments i Silicon Labs... Ove firme koriste različite tehnologije za stvaranje kanala, ali se u oba slučaja kao dielektrik koristi silicijum dioksid. Ovaj materijal ima visoku dielektričnu čvrstoću i koristi se u proizvodnji mikro krugova nekoliko desetljeća. Kao rezultat toga, SiO2 se lako integriše u kristal, a sloj dielektrika debljine nekoliko mikrometara dovoljan je da obezbedi izolacioni napon od nekoliko kilovolti.
Na jednom (Texas Instruments) ili oba (Silicon Labs) kristalima, koji se nalaze u kućištu digitalnog izolatora, nalaze se jastučići kondenzatora. Kristali su povezani preko ovih jastučića, tako da informacioni signal putuje od prijemnika do predajnika kroz izolacionu barijeru.
Iako Texas Instruments i Silicon Labs koriste vrlo slične tehnologije integracije kapacitivnih barijera na čipu, koriste potpuno različite principe za prijenos informacijskog signala.
Svaki izolirani kanal u Texas Instruments-u je relativno složeno kolo.
Pogledajmo njegovu „donju polovinu“. Informacijski signal se dovodi u RC kola, iz kojih se uzimaju kratki impulsi duž prednje i zadnje strane ulaznog signala, a signal se obnavlja tim impulsima. Ovaj način prolaska kapacitivne barijere nije pogodan za sporo promjenjive (niskofrekventne) signale. Proizvođač ovaj problem rješava dupliranjem kanala - "donja polovina" kola je visokofrekventni kanal i namijenjena je za signale od 100 Kbps.
Signali sa frekvencijom ispod 100 Kbps se obrađuju na "gornjoj polovini" kola. Ulazni signal se podvrgava preliminarnoj PWM modulaciji sa visokom frekvencijom takta, modulirani signal se primjenjuje na izolacionu barijeru, signal se rekonstruiše pomoću impulsa iz RC kola i dalje demodulira.
Krug odlučivanja na izlazu izolovanog kanala "odlučuje" iz koje "polovine" signala treba primijeniti na izlaz mikrokola.
Kao što se vidi na dijagramu kanala izolatora Texas Instruments, i niskofrekventni i visokofrekventni kanali koriste diferencijalni prijenos signala. Dozvolite mi da podsjetim čitaoca na njegovu suštinu.
Diferencijalni prijenos je jednostavan i efikasan način zaštite od buke uobičajenog načina rada. Ulazni signal na strani odašiljača je "razdvojen" na dva signala V + i V- inverzna jedan prema drugom, na koji podjednako utiču smetnje zajedničkog moda različite prirode. Prijemnik oduzima signale, i kao rezultat, smetnje Vsp se eliminišu.
Diferencijalni prijenos se također koristi u digitalnim izolatorima iz Silicon Labsa. Ova mikrokola imaju jednostavniju i pouzdaniju strukturu. Da bi prošao kroz kapacitivnu barijeru, ulazni signal je podvrgnut visokofrekventnoj OOK (On-Off Keying) modulaciji. Drugim riječima, "jedan" informacijskog signala je kodiran prisustvom visokofrekventnog signala, a "nula" - odsustvom visokofrekventnog signala. Modulirani signal prolazi kroz par kondenzatora bez izobličenja i obnavlja se na strani predajnika.
Digitalni izolatori Silicon Labs nadmašuju ADUM u većini ključnih područja performansi. IC-ovi iz TI pružaju približno isti kvalitet rada kao Silicon Labs, ali su u nekim slučajevima inferiorniji u preciznosti prijenosa signala.
Gdje radi
Želio bih dodati nekoliko riječi o tome koja mikrokola koriste izolacionu barijeru.Prvi su digitalni izolatori. Predstavljaju nekoliko izolovanih digitalnih kanala kombinovanih u jednom kućištu. Mikro kola su dostupna sa različitim konfiguracijama ulaznih i izlaznih jednosmernih kanala, izolatorima sa dvosmernim kanalima (koriste se za razdvajanje interfejsa sabirnice), izolatorima sa ugrađenim DC/DC kontrolerom za izolaciju napajanja.
