ما کارت صدای USB خود را با عایق گالوانیکی می سازیم. جداسازی گالوانیکی رابط USB

همه چیز طبق معمول شروع شد، از nefig تا انجام دادن از اوقات فراغت زیاد، تصمیم گرفتم چنین کاری انجام دهم. سپس به یاد آوردم که دوستانم از میکروفون من در اختلاف شکایت داشتند، صدای دیجیتالی شنیده شد و اگر من شروع به کپی کردن فایل ها در رایانه کردم، به طور کلی. کارت صدای معمولی بخرم؟ این به ما مربوط نیست.

از کسانی که علاقه مند هستند از زیر کت می پرسم.

انتخاب تراشه کدک

در کل من اهل ساختن لوازم الکترونیکی از هیچی حتی برای خودم نیستم، مخصوصاً از قطعات چینی با علی، پس اولین کاری که می کنیم این است که برویم سراغ digikey و دنبال چیزی بگردیم. اولین فکر این بود که یک تراشه کدک کامل را برداریم و به آن وصل کنیم STM32، و از او یو اس بی. در اصل، این دشوار نیست، اما در مقطعی متوجه شدم که نمی‌خواهم آنقدر زحمت بکشم و تصمیم گرفتم چیزی "همه در یک" پیدا کنم. گوگل به طور مداوم تسلیم شد CM108از جانب C-Media Electronics، سازنده در تایوان. خوب، خوب، خوب، بگذارید باشد

کدک خودش را می خواهد EEPROM، و حتی یک آنالوگ خاص را ارائه می دهد STMicroelectronics M93C46-WMN6TPبه سرعت در همان کلید دیجیتال (مدارهای مجتمع (ICs) > حافظه) پیدا شد. در هر صورت منبع تغذیه اش را از طریق فیلتر وصل کردم تا در پاور کدک چیز بدی به سراغمان نیاید.

همچنین کوارتز، و به دلیل. من طرفدار این هستم که همه چیز را کوچکتر و جمع و جورتر کنم، سپس یک سری گذاشتم ABM3(ABM3-12.000MHZ-B2-T) 5 بر روی 3.2 میلی متر (غول را قرار ندهید HC-49)

کانکتورهای صوتی

بعد از اینکه به دنبال کانکتورهای خود هدفون و میکروفون می گردیم. من شخصا ترجیح می دهم CUIبرای اتصالات برق خانگی ساده و صوتی 5.5 ، من همیشه آنها را می گذارم، البته در digikey (اتصالات، اتصالات > بشکه - اتصالات صوتی) جستجو می کنم.

در مورد من، من قبلاً مؤلفه را در کتابخانه زیر آماده کرده بودم SJ2-3574A-SMTزیرا من قبلاً از آن استفاده کرده ام ، می توان رنگ های چند رنگ را انتخاب کرد (در CUIوجود دارد)، اما من نمی خواستم (من این کار را برای خودم انجام می دهم، به نحوی آن را متوجه خواهم شد).

معمولاً خازن ها به صورت سری قرار می گیرند ( 0.47uFیا 1uF، می توان 4.7uF، می تواند تانتالیوم یا سرامیک باشد، اما بهتر است از فیلم استفاده کنید. در نمودار مرجع در دیتاشیت که ارائه می دهند 470uF، که خیلی زیاد است، انتخاب کنید 0.47uF(اگر به بیس بسیار کم نیاز دارید، می توانید 1uF). خازن های فیلم هستند smdموارد، که بسیار راحت است، من قرار داده است ECP-U1C474MA5در ساختمان 1206 .

عایق برق گالوانیکی

و حالا جالب ترین

CM108دارای 2 حالت 100 میلی آمپرو 500 میلی آمپرالبته من چاق تر را انتخاب کردم، به طوری که به طور کلی، 500mA*5V=2.5W، کمی با یک حاشیه، باید در جایی در یک انصراف پیدا کنیم 3 وات، پارامترها را تنظیم کنید (در قسمت پاور - پایه برد > مبدل های DC DC) و ببینید چه چیزی ارزان تر است، همچنین فراموش نکنید که سازندگانی را که واقعاً به آنها اعتماد ندارید فیلتر کنید. انتخاب افتاد CC3-0505SF-Eاز جانب TDK(اگرچه من واقعاً می خواستم از مورات ها!). هزینه آن چربی است، 11 دلار، اما کاری برای انجام دادن وجود ندارد.

پس از آن، من یک فیلتر قرار دادم و خازن ها را فراموش نکردم 0.01uFو 0.001uFبرای از بین بردن هر بدعت HF. حتی از طریق آبکاری الکتریکی می گذرد. هنوز 100uFالکترولیت، قطعاً اضافی نخواهد بود.

جداسازی رابط

جدا کردن برق خوب است، اما باز کردن آن ضرری ندارد یو اس بیرابط. در قسمت جداسازهای دیجیتال (ایزولاتورها > جداسازهای دیجیتال) می توانید یک مورد مناسب را پیدا کنید، من انتخاب کردم. ADUM4160از جانب دستگاه های آنالوگ.

بالا کشیدن را فراموش نکنید DATA Pبر روی یو اس بیرابط به 3.3 ولت، زیرا این به میزبان (کامپیوتر) می گوید که دستگاهی در پورت قرار داده شده است و باید با آن شروع به کار کرد، در حالت خوب این pull-up باید در داخل میکرو مدار باشد، اما به دلایلی وجود ندارد.

خوب چیزهای کوچک

خودم یو اس بیالبته کانکتور Molex، بیشتر می تواند از TEیا ارزش. یا دنبال بقیه بگردید ولی به نظر من بهتره از بین این سه کانکتور همچین کانکتوری انتخاب بشه بقیه خوبن ولی یه جور دیگه.

من همچنین تصمیم گرفتم که اگر این همه پول برای غذای تمیز خرج شده است، پس همه چیز باید تا انتها به خوبی انجام شود و جداسازی زمین دیجیتال و آنالوگ از این قاعده مستثنی نیست. علاوه بر این، به جای جامپر معمولی روی تخته، یک فیلتر قرار دادم BLM15(هنگام سیم کشی برد، بهتر است تقسیم زمین را به زمین اصلی نزدیک کنید، یعنی به GNDخروجی جداکننده برق ما، جایی که زمین دیجیتال و آنالوگ باید از هم جدا شوند)

نتیجه

خوب، این همه است، من تخته را در 4 لایه کلاس استاندارد پخش کردم، پس از آماده سازی برای تولید حدود 130 روبل هزینه خواهد داشت. همچنین 4 لایه بهتر است از این نظر که بهتر است چند ضلعی های پاور، زمین و زمین دیجیتال را در واقع چند ضلعی تمام عیار بسازیم، به نحوی که هر پاور لایه خودش را دارد، اما من پاور و زمین دیجیتال دارم. در یک.

از ایده تا چیدمان کامل حدود یک ساعت و نیم طول کشید. پرداخت بیرون آمد 22 بر روی 66 میلی متر

صادقانه بگویم، در حین نوشتن مقاله، من قبلاً از سفارش هزینه (خوب، مثل همیشه) خسته شدم، بنابراین اجازه دهید حداقل یک مقاله وجود داشته باشد.

P.S. من اغلب وقت خود را برای انجام پروژه های مختلف از این قبیل، از شارژرهای بی سیم ساده گرفته تا پردازنده های سیم کشی و ... رها می کنم تا گرد و غبار را در پوشه هارد دیسک جمع کنند. من در بیشتر موارد علاقه خود را از دست می دهم (و چون رایگان است، لازم نیست برای قطعات پول خرج کنید) اگر به چنین مقالاتی علاقه مند هستید، می توانید ایده های خود را برای پروژه های زیر ارائه دهید.

P.P.S. با توجه به عدم سفارش و بررسی نکردن هیئت مدیره، امکان خطا وجود دارد.

1. آیا جداسازی گالوانیکی از درگاه USB وجود دارد؟

   اسیلوسکوپ های USB به صورت گالوانیکی از درگاه USB جدا نیستند. پرتابل و دسکتاپ همچنین هنگام اتصال به کامپیوتر، از درگاه USB جدا نمی شوند. دلیل این امر این است که یک نرخ انتقال داده بین دستگاه و کامپیوتر 240 مگابیت بر ثانیه است. "باز کردن" چنین سرعتی با ترانسفورماتور غیرممکن است. جداسازی نوری در این سرعت بسیار گران خواهد بود. با این حال، هنگام اندازه گیری دستگاه های متصل به منبع تغذیه مشترک، دستگاه های USB به سادگی باید از زمین جدا شوند. چندین رویکرد برای این وجود دارد.

   1. از لپ تاپ (نت بوک) استفاده کنید. به هیچ وجه تماس زمینی ندارد و PSU پالس به صورت گالوانیکی ایزوله است.
   2. از رایانه ای استفاده کنید که با یک یو پی اس قطع شده تغذیه می شود.
   3. برای جداسازی گالوانیکی دستگاه های USB از یک دستگاه جداگانه استفاده کنید. حداکثر سرعت 12 مگابیت در ثانیه را ارائه می دهد، اما از آنجایی که اسیلوسکوپ های USB با USB 1.1 سازگار هستند، با این سرعت کار می کنند، اگرچه نرخ تازه سازی سیگنال روی صفحه نمایش چندین فریم در ثانیه خواهد بود.
2. حداکثر سطح سیگنال اندازه گیری شده چقدر است؟

   مقدار پاسپورت حداکثر سطح سیگنال اعمال شده به ورودی در هنگام اندازه گیری 35 ولت است. هنگام استفاده از تضعیف کننده در حالت 1X، سیگنالی را که پیک نوسان آن بیش از 35 ولت است اندازه گیری نکنید. اگر مشکوک هستید که سیگنال اندازه گیری شده دارای مقدار پیک بالاتری است، تضعیف کننده را به موقعیت 10X تغییر دهید. 35 ولت حد پیک امتیاز است که هم جزء DC و هم امواج AC زیر 10 کیلوهرتز را شامل می شود. به عنوان مثال، اگر مولفه DC 20 ولت باشد، و جزء AC دارای دامنه 60 ولت باشد، نوسانات از 10- تا 50 ولت رخ می دهد. پیک: 50 ولت در این حالت، از حالت 10X روی تضعیف کننده پروب استفاده کنید.

3. چه محافظی در ورودی است؟

   یک دیود محافظ در ورودی نصب شده است. مهندسان سازنده گزارش دادند که اگر کنتاکت پروب "زمین" به "زمین" متصل شود (مفهوم "زمین" نسبی است، اغلب به معنای "سیم مشترک" است)، دستگاه باید بدون مشکل کار کند و حتی اگر حداکثر حد مجاز باشد. 2 برابر بیشتر شد با این حال، این یک حالت گذرنامه عملکرد اسیلوسکوپ نیست و اگر دستگاه خراب شود، یک مورد گارانتی نیست.

4. سطح نویز از چه مقداری محاسبه می شود؟

   مقدار مطلق نویز برای تنظیمات مختلف V/div متفاوت است و از مقیاس کامل محاسبه می شود. به عنوان مثال، با مقدار 5 V/div و سطح نویز مشخص شده 3٪، حداکثر نویز مطلق عبارت است از: 5 V * 8 تقسیم * 3% = 40 * 0.03 = 1.2V. بیش از این سطح نقص دستگاه است. هر سطح نویز کمتر از این مقدار عملکرد عادی دستگاه است. در آزمایش دستگاه‌های ما، بیشتر آنها سطح نویز حدود 1.5٪ دارند، اما برخی در واقع نویز نزدیک به 3٪ دارند.

5. چند بیت مهم در ADC واقعی است؟

   2090,2150,2250 دستگاه از یک ADC 8 بیتی استفاده می کنند. در فرکانس های پایین، تعداد بیت های قابل توجه نزدیک به 8 است. با افزایش فرکانس، تعداد بیت های مهم به تدریج کاهش می یابد. در بالاترین فرکانس، بیش از 6 بیت است. سازنده مقادیر دقیق فرکانس و نمودار وابستگی را ارائه نمی دهد.

6. در صورت روشن نشدن LED هنگام وصل شدن دستگاه به USB، چه کاری باید انجام دهم؟

   ابتدا، بررسی کنید که آیا رایانه روشن است یا خیر، آیا پورت USB کار می کند (یک دستگاه کار شناخته شده، به عنوان مثال، یک درایو فلش را به آن وصل کنید). درایورهای صحیح اسیلوسکوپ را نصب کنید. بدون درایور، اسیلوسکوپ ممکن است مقداردهی اولیه نشود و LED روشن نشود. سعی کنید این کار را در رایانه دیگری انجام دهید. اگر همه چیز از کار بیفتد، احتمال اینکه اسیلوسکوپ معیوب باشد زیاد است. این معمولاً به دلیل تجاوز از حداکثر سطح مجاز سیگنال اندازه گیری شده یا نقض شرایط عملیاتی است.

7. نرخ انتقال USB چقدر است؟

   سازنده از تراشه CY68013A استفاده می کند که در تئوری می تواند تا 480 مگابیت بر ثانیه را ارائه دهد، اما سرعت انتقال واقعی بین دستگاه و رایانه 240 مگابیت در ثانیه است.

8. آیا می توانم از اسیلوسکوپ با USB 1.1 استفاده کنم؟

   بله امکان پذیر است اما به دلیل سرعت انتقال بسیار پایین (12 مگابیت بر ثانیه) بسیار مشکل است.

9. هنگام تعویض V / div، کلیک ها از دستگاه شنیده می شود. این خوبه؟

   آره. اسیلوسکوپ از رله های باکیفیت برای تعویض سیگنال استفاده می کند. آنها این صداها را ایجاد می کنند.

10. کجا می توانم دستگاه را به صورت باز ببینم؟

    مدل DSP-2150 در اینجا نشان داده شده است: http://www.artem.ru/cgi-bin/photo?c=l&cid=115 ما عکسی از مدل های دیگر نداریم.

11. در مستندات و در سایت، اندازه بافر 10-32 یا 10-64K مشخص شده است. اندازه واقعی بافر چقدر است؟

    اندازه کل بافر 64K است. در حالت دو کاناله، اندازه بافر در هر کانال از 10K تا 32K است. در حالت تک کانال از 10K تا 64K. اندازه بافر را می توان در برنامه انتخاب کرد. همه اندازه های بافر با تنظیمات نرخ نمونه خاصی در دسترس نیستند.

12. چگونه از درونیابی سیگنال استفاده می شود؟ چرا به او نیاز است؟

    موارد زیر فقط برای DSO-2150 صادق است. برای مدل های دیگر، مقادیر بافرها، سرعت ها و مرز شروع استفاده از درون یابی ممکن است متفاوت باشد.

    توضیح سازنده:

    برای مقادیر کمتر از 10µs در هر تقسیم، از درون یابی داده ها (sinX)/X استفاده می شود.

    در زیر استدلال ما آمده است (صحت آنها تضمین نشده است):

    اندازه بافر در این سرعت فقط یک - 10000 نمونه موجود است. 10 بخش روی صفحه نمایش وجود دارد. ما گرفتیم:
    10µs/div*10 division = 100µs تمام صفحه
    10000 نمونه / 100 µs = 100,000,000 نمونه / 1 ثانیه
    آن ها در 10µs/div، سرعت 100MS/s خواهد بود.
    اگر تقسیم کوچکتر بعدی (4 میکرو ثانیه) را تنظیم کنیم، سرعت اندازه گیری مورد نیاز 2.5 برابر افزایش می یابد. 250MS/s طول می کشد تا صفحه نمایش با 10000 نمونه در یک دوره معین پر شود و DSO 2150 حداکثر 150Ms/s را ارائه می دهد. چه باید کرد؟ درون یابی! آن ها برای DSO-2150 در 4 µs/div و کمتر، واقعاً زمان اندازه‌گیری تمام 10000 مقدار را ندارد، اما تا جایی که می‌تواند داده‌ها را اندازه‌گیری می‌کند و داده‌ها را ارسال می‌کند و نرم‌افزار با استفاده از sin (x) / x یا دیگری از آنها استفاده می‌کند. حالت درونیابی انتخاب شده
    توجه! استفاده از حالت درون یابی sin(x)/x پردازنده را به شدت بارگذاری می کند و نمایش اطلاعات در برنامه را کند می کند.

13. کجا بهتر است اسیلوسکوپ را مستقیماً به رایانه وصل کنیم یا به سوئیچ USB خارجی؟

    سازنده توصیه می کند اسیلوسکوپ را مستقیماً با استفاده از هر دو شاخه به رایانه متصل کنید. در عمل ما، اتصال به یک سوئیچ USB خارجی بر کیفیت سیگنال تأثیر نمی گذارد، اما به کاهش بار فعلی در پورت های رایانه کمک می کند.
    نتیجه گیری ما: می توانید هم به رایانه و هم به سوئیچ متصل شوید.

14. آیا دستگاه هنگام انتقال داده به اندازه گیری ادامه می دهد؟

    خیر اسیلوسکوپ به صورت متوالی کار می کند. ابتدا بافر را با داده های اندازه گیری پر می کند، سپس داده های دریافتی را از طریق USB منتقل می کند. هیچ اندازه گیری در طول انتقال انجام نمی شود و ممکن است ماشه از دست برود.

15. حداکثر نرخ نمونه چقدر است؟

    برای دستگاه DSO-2150، 150 مگاهرتز است. این فرکانس فقط در حالت تک کانال قابل دستیابی است. هنگام استفاده از هر دو کانال، حداکثر فرکانس 75 مگاهرتز در هر کانال است. برای سایر مدل ها هم همینطور

سوالات دیگر

1. خرید از ما چه مزایایی دارد؟
   • ما می فهمیم که چه چیزی می فروشیم.
   • ما تحویل رسمی مستقیم از چین داریم.
   • ما با مهندسان سازنده تماس داریم و می توانیم سوالات شما را به آنها ارسال کنیم.
   • ما قیمت های خوبی داریم.
   • ما کالاها را در سراسر روسیه حمل می کنیم.
   • ما تا 3 سال ضمانت می دهیم.
   • ما مستندات را برای شما ترجمه کرده ایم.
   • اگر دستگاه مناسب شما نیست، می توانید ظرف 14 روز پس از دریافت، آن را به ما برگردانید.
2. آیا Hantek، Voltcraft، Darkwire، Protek، Acetech یکسان هستند؟

   آره. سازنده واقعی شرکت QINGDAO Hantek Electronic است. (http://www.hantek.com.cn) در چینگدائو، جایی که یکی از مراکز صنعتی بزرگ چین واقع شده است. آنها به برخی از فروشندگان اجازه می دهند تا محصولات خود را با علائم تجاری خود فروشنده مجدداً برچسب گذاری کنند.

چگونه یک مدل انتخاب کنیم؟

اول از همه، شما باید تصمیم بگیرید که قرار است با چه سیگنال های فرکانسی کار کنید.

سه پارامتر اصلی وجود دارد: پهنای باند آنالوگ، نرخ نمونه و پهنای باند بلادرنگ.

پهنای باند آنالوگ و نرخ نمونه برداری در اطلاعات پلاک مشخص شده است.

پهنای باند بلادرنگ با تقسیم نرخ نمونه بر 2.5 محاسبه می شود.

از نظر ریاضی، باید بر 2 تقسیم شود، اما این مقدار مرزی برای شرایط ایده آل و یک فیلتر ایده آل است که نباید روی آن حساب کنید.

نرخ نمونه برداری برابر با تعداد نمونه (نمونه) در ثانیه است.

اسیلوسکوپ های دیجیتال، در تئوری، می توانند در زمان واقعی و در حالت نمونه گیری معادل کار کنند.

حالت نمونه برداری بلادرنگ به شما امکان می دهد تا شکل دقیق حتی یک سیگنال را بدست آورید. یک سیگنال تکرار شونده به عنوان مجموعه ای از سیگنال های منفرد در نظر گرفته می شود. در این حالت، پهنای باند بلادرنگ نقش مهمی ایفا می کند.

فرض کنید یک سیگنال 50 مگاهرتز و یک اسیلوسکوپ با پهنای باند آنالوگ 400 مگاهرتز و نرخ نمونه برداری 100 مگاهرتز دارید، افسوس که نمی تواند سیگنال را به صورت کیفی تولید کند، زیرا 100 مگاهرتز / 2.5 کمتر از 50 مگاهرتز است. آن ها پهنای باند بلادرنگ کمتر از فرکانس سیگنال اندازه‌گیری شده است، بنابراین، برای حالت اندازه‌گیری بلادرنگ، پهنای باند آنالوگ باید حداقل برابر فرکانس سیگنال اندازه‌گیری شده باشد و فرکانس نمونه‌برداری باید حداقل 2.5 برابر باشد. فرکانس سیگنال اندازه گیری شده با این حال، اگر سیگنالی با فرکانس 50 مگاهرتز با نرخ نمونه برداری 100 مگاهرتز در نظر گرفته شود، برای یک دوره فقط دو اندازه گیری وجود خواهد داشت که ممکن است برای شما کافی نباشد، یعنی. هر چه فرکانس نمونه برداری از فرکانس سیگنال بیشتر شود، شکل سیگنال مشاهده شده با دقت بیشتری نمایش داده می شود.

مدل های DSO 2090,2150,2250 در زمان واقعی کار می کنند.

در حالت نمونه گیری معادل، اسیلوسکوپ چندین نمونه از یک سیگنال تکراری را می گیرد و هر بار یک مقدار سیگنال با افست متفاوت از ماشه به دست می آورد. در واقع، بسیاری از نقاط در سیگنال های مختلف اندازه گیری می شود و شکل دقیق سیگنال از آنها بازسازی می شود - این یک نوع روش تقریب متوالی است. بدیهی است که این روش فقط برای یک سیگنال دقیق و مکرر کار می کند. در این حالت، پهنای باند آنالوگ نقش اصلی را ایفا می کند، نرخ نمونه برداری چندان مهم نیست.

فرض کنید یک سیگنال 200 مگاهرتز تکراری و یک اسیلوسکوپ با پهنای باند آنالوگ 200 مگاهرتز و نرخ نمونه برداری 100 مگاهرتز در حالت نمونه برداری زمان معادل دارید. شما یک نمایش خوب از شکل موج دریافت خواهید کرد زیرا نوار آنالوگ سیگنال را از دست می دهد و شکل موج از چندین نمونه در نقاط مختلف از تشخیص ماشه بازسازی می شود.

مدل های DSO 2090,2150,2250 نمونه برداری معادل ندارند. مدل پشتیبانی کننده از این حالت: DSO-5200A.

برخی از کوکی‌ها برای ورود امن لازم هستند، اما برخی دیگر برای فعالیت‌های کاربردی اختیاری هستند. مجموعه داده های ما برای بهبود محصولات و خدمات ما استفاده می شود. توصیه می‌کنیم کوکی‌های ما را بپذیرید تا مطمئن شوید بهترین عملکرد و عملکردی را که سایت ما می‌تواند ارائه دهد، دریافت می‌کنید. برای اطلاعات بیشتر می توانید . در مورد ما بیشتر بخوانید.

کوکی هایی که ما استفاده می کنیم را می توان به صورت زیر دسته بندی کرد:

کوکی‌های کاملاً ضروری: کوکی‌هایی هستند که برای عملکرد analog.com یا عملکرد خاصی که ارائه می‌شوند مورد نیاز هستند. آنها یا صرفاً به منظور انجام انتقال شبکه عمل می کنند یا برای ارائه یک سرویس آنلاین که صریحاً توسط شما درخواست شده است کاملاً ضروری هستند. کوکی‌های تجزیه و تحلیل/عملکرد: این کوکی‌ها به ما امکان می‌دهند تجزیه و تحلیل وب یا سایر اشکال اندازه‌گیری مخاطب را انجام دهیم، مانند شناسایی و شمارش تعداد بازدیدکنندگان و مشاهده نحوه حرکت بازدیدکنندگان در وب‌سایت ما. این به ما کمک می کند تا نحوه کار وب سایت را بهبود بخشیم، برای مثال، با اطمینان از اینکه کاربران به راحتی آنچه را که به دنبال آن هستند پیدا می کنند. کوکی های عملکردی: این کوکی ها برای شناسایی شما هنگام بازگشت به وب سایت ما استفاده می شوند. این به ما امکان می‌دهد محتوای خود را برای شما شخصی‌سازی کنیم، با نام به شما خوشامد بگوییم و ترجیحات شما را به خاطر بسپاریم (به عنوان مثال، انتخاب زبان یا منطقه شما). از دست دادن اطلاعات موجود در این کوکی ها ممکن است خدمات ما را کم کار کند، اما مانع از کار کردن وب سایت نمی شود. کوکی‌های هدف‌گذاری/پروفایل‌سازی: این کوکی‌ها بازدید شما از وب‌سایت ما و/یا استفاده شما از خدمات، صفحاتی که بازدید کرده‌اید و پیوندهایی که دنبال کرده‌اید را ثبت می‌کنند. ما از این اطلاعات برای ایجاد ارتباط بیشتر وب سایت و تبلیغات نمایش داده شده در آن با علایق شما استفاده خواهیم کرد. همچنین ممکن است برای این منظور این اطلاعات را با اشخاص ثالث به اشتراک بگذاریم.

چرا این امر ضروری است؟

یکی از ویژگی های استاندارد USB این است که دستگاه های جانبی یک "زمین" مشترک با میزبان USB دارند و به صورت الکتریکی به "زمین کثیف" PSU سوئیچینگ و بر این اساس، کل رایانه شخصی متصل می شوند.
اگر رایانه شما به درستی به زمین متصل نیست (شما به یک سیم زمین سوم جداگانه و معتبر در سوکت یورو نیاز دارید)، علاوه بر نویز و تداخل، می‌توانید «فاز» ولتاژ شبکه و پتانسیل تقریباً حدوداً دریافت کنید. 110 ولت با تمام عواقب.

جداکننده USB حلقه های زمین را از بین می برد، "زمین کثیف" را به صورت الکتریکی قطع می کند، تداخل و نویز را کاهش می دهد، و از کامپیوتر و تجهیزات خارجی در برابر آسیب محافظت می کند. این به ویژه هنگام کار با ابزارهای مبتنی بر رایانه (اسیلوسکوپ های USB، تحلیلگرهای منطقی و غیره) یا در محیط های تولید مفید است و در تجهیزات پزشکی ضروری است.

در برنامه صوتی ما، جداسازی گالوانیکی کامپیوتر و یک USB DAC خارجی نیز مفید خواهد بود.
عایق های USB صنعتی 200 ... 400 دلار قیمت دارند. پیشنهاد می کنم کمی پس انداز کنید و تجربه جدیدی کسب کنید!

ADuM4160 چگونه کار می کند؟

دستگاه های آنالوگ مجموعه ای از جداکننده های دیجیتال USB را بر اساس فناوری iCoupler ثبت شده تولید می کند.

قطعه حذف شده مجله ما بر اساس کمک های مالی خوانندگان وجود دارد. نسخه کامل این مقاله فقط در دسترس است

--
ممنون از توجه شما!

برد در طرح بندی Sprint 6.0(ارسال شده توسط Evgeny Red، ویرایش توسط Igor Datagor):
▼ 🕗 15/07/13 ⚖️ 31.6 کیلوبایت ⇣ 211 سلام خواننده!نام من ایگور است، من 45 ساله هستم، من یک سیبری هستم و یک مهندس الکترونیک آماتور مشتاق هستم. من از سال 2006 این سایت فوق العاده را ایجاد، ایجاد و نگهداری کردم.
بیش از 10 سال است که مجله ما فقط با هزینه من وجود دارد.

خوب! رایگان تمام شد. اگر فایل ها و مقالات مفیدی می خواهید - به من کمک کنید!

--
ممنون از توجه شما!
ایگور کوتوف، سردبیر مجله دیتاگور

برگه دادهدر ADUM4160
▼

سخت افزار کامپیوتر،

الکترونیک برای مبتدیان،

انرژی و باتری

در الکترونیک چیزی به نام عایق گالوانیکی وجود دارد. تعریف کلاسیک آن انتقال انرژی یا سیگنال بین مدارهای الکتریکی بدون تماس الکتریکی است. اگر مبتدی هستید، این عبارت بسیار کلی و حتی مرموز به نظر می رسد. اگر تجربه مهندسی دارید یا فقط فیزیک را به خوبی به خاطر دارید، به احتمال زیاد قبلاً به ترانسفورماتورها و کوپلرهای نوری فکر کرده اید.

مقاله زیر برش به روش های مختلف جداسازی گالوانیکی اختصاص دارد سیگنال های دیجیتال. ما به شما خواهیم گفت که چرا اصلاً مورد نیاز است و چگونه تولید کنندگان یک مانع عایق "داخل" ریز مدارهای مدرن را اجرا می کنند.

همانطور که قبلاً ذکر شد گفتار بر جداسازی سیگنال های دیجیتال متمرکز خواهد بود. در ادامه متن، منظور ما از جداسازی گالوانیکی، انتقال یک سیگنال اطلاعاتی بین دو مدار الکتریکی مستقل است.

چرا نیاز است

سه کار اصلی وجود دارد که با جدا کردن یک سیگنال دیجیتال حل می شود.

اولین چیزی که به ذهن می رسد محافظت در برابر ولتاژ بالا است. در واقع، ارائه عایق گالوانیکی یک الزام ایمنی برای اکثر وسایل الکتریکی است.

اجازه دهید میکروکنترلر، که به طور طبیعی ولتاژ تغذیه پایینی دارد، سیگنال های کنترلی را برای ترانزیستور قدرت یا سایر دستگاه های ولتاژ بالا تنظیم کند. این بیش از یک کار رایج است. اگر بین درایور، که سیگنال کنترل را از نظر قدرت و ولتاژ افزایش می دهد، و دستگاه کنترل، جداسازی وجود نداشته باشد، میکروکنترلر خطر سوختن ساده را دارد. علاوه بر این ، دستگاه های I / O معمولاً با مدارهای کنترل مرتبط هستند ، به این معنی که شخصی که دکمه "روشن" را فشار می دهد می تواند به راحتی مدار را ببندد و شوک چند صد ولتی دریافت کند.

بنابراین، جداسازی گالوانیکی سیگنال برای محافظت از افراد و تجهیزات کار می کند.

استفاده از ریز مدارها با یک مانع عایق برای اتصال مدارهای الکتریکی با ولتاژهای تغذیه متفاوت کمتر محبوب نیست. همه چیز در اینجا ساده است: هیچ "اتصال الکتریکی" بین مدارها وجود ندارد، بنابراین سیگنال، سطوح منطقی سیگنال اطلاعات در ورودی و خروجی ریزمدار، با منبع تغذیه در "ورودی" و "خروجی" مطابقت دارد. ” مدارها به ترتیب.

از عایق گالوانیکی نیز برای افزایش ایمنی سیستم ها در برابر نویز استفاده می شود. یکی از منابع اصلی تداخل در تجهیزات رادیویی الکترونیکی، سیم به اصطلاح رایج است که اغلب بدنه دستگاه است. هنگام انتقال اطلاعات بدون جداسازی گالوانیکی، سیم مشترک پتانسیل کل فرستنده و گیرنده لازم برای انتقال سیگنال اطلاعات را فراهم می کند. از آنجایی که سیم مشترک معمولا به عنوان یکی از قطب های برق عمل می کند، اتصال دستگاه های الکترونیکی مختلف به آن، به ویژه برق، منجر به نویز ضربه ای کوتاه مدت می شود. آنها با جایگزینی "اتصال الکتریکی" با اتصال از طریق یک مانع عایق حذف می شوند.

چگونه کار می کند

به طور سنتی، عایق گالوانیکی بر روی دو عنصر ساخته می شود - ترانسفورماتور و کوپلر. اگر جزئیات را حذف کنید، اولی برای سیگنال های آنالوگ و دومی برای دیجیتال استفاده می شود. ما فقط مورد دوم را در نظر می گیریم، بنابراین منطقی است که به خواننده یادآوری کنیم که یک اپتوکوپلر کیست.

برای انتقال سیگنال بدون تماس الکتریکی، از یک جفت ساطع کننده نور (اغلب یک LED) و یک آشکارساز نور استفاده می شود. سیگنال الکتریکی در ورودی به "پالس های نور" تبدیل می شود، از لایه انتقال نور عبور می کند، توسط ردیاب نوری دریافت می شود و دوباره به سیگنال الکتریکی تبدیل می شود.

جداسازی اپتوکوپلر محبوبیت زیادی به دست آورده است و برای چندین دهه تنها فناوری جداسازی سیگنال های دیجیتال بود. با این حال، با توسعه صنعت نیمه هادی، با ادغام همه چیز و همه چیز، ریزمدارها ظاهر شده اند که یک مانع عایق را به قیمت سایر فناوری های مدرن تر اجرا می کنند.

ایزولاتورهای دیجیتال ریزمدارهایی هستند که یک یا چند کانال ایزوله را ارائه می دهند که هر کدام از نظر سرعت و دقت انتقال سیگنال، از نظر ایمنی نویز و اغلب از نظر هزینه برای هر کانال، از یک اپتوکوپلر بهتر عمل می کنند.

سد ایزولاسیون ایزولاتورهای دیجیتال با استفاده از فناوری های مختلفی ساخته می شود. شرکت بدنام دستگاه های آنالوگدر ایزولاتورهای دیجیتال ADUM از ترانسفورماتور پالس به عنوان مانع استفاده می کند. در داخل محفظه ریز مدار دو کریستال وجود دارد و یک ترانسفورماتور پالس به طور جداگانه روی یک فیلم پلی‌آمید ساخته شده است. فرستنده کریستالی دو پالس کوتاه در جلوی سیگنال اطلاعات و یک پالس در امتداد کاهش سیگنال اطلاعات تولید می کند. ترانسفورماتور پالس اجازه می دهد تا با کمی تاخیر، پالس هایی را روی کریستال فرستنده دریافت کند، که سپس به عقب تبدیل می شوند.

فن آوری توصیف شده با موفقیت در اجرای عایق گالوانیکی استفاده می شود، از بسیاری جهات برتر از کوپلرهای نوری است، با این حال، دارای تعدادی معایب مرتبط با حساسیت ترانسفورماتور به تداخل و خطر اعوجاج هنگام کار با پالس های ورودی کوتاه است.

سطح بسیار بالاتری از مقاومت در برابر تداخل در ریزمدارها ارائه می شود، جایی که مانع جداسازی بر روی خازن ها اجرا می شود. استفاده از خازن ها امکان حذف جفت DC بین گیرنده و فرستنده را فراهم می کند که معادل ایزولاسیون گالوانیکی در مدارهای سیگنال است.

اگر جمله آخر شما را عصبانی کرد ...

اگر میل شدیدی به فریاد زدن دارید که هیچ عایق گالوانیکی روی خازن ها وجود ندارد، توصیه می کنم از موضوعاتی مانند این بازدید کنید. وقتی خشم شما فروکش کرد، لطفاً توجه داشته باشید که همه این بحث ها به سال 2006 برمی گردد. همانطور که می دانید، مانند سال 2007، ما به آنجا باز نخواهیم گشت. و عایق های دارای مانع خازنی مدت هاست که ساخته شده، استفاده می شود و به خوبی کار می کند.

از مزایای جداسازی خازنی راندمان انرژی بالا، ابعاد کوچک و مقاومت در برابر میدان های مغناطیسی خارجی است. این به شما امکان می دهد عایق های یکپارچه کم هزینه با قابلیت اطمینان بالا ایجاد کنید. آنها توسط دو شرکت تولید می شوند - تگزاس اینسترومنتزو آزمایشگاه های سیلیکون. این شرکت ها از فناوری های مختلفی برای ایجاد کانال استفاده می کنند، اما در هر دو مورد از دی اکسید سیلیکون به عنوان دی الکتریک استفاده می شود. این ماده دارای استحکام الکتریکی بالایی است و چندین دهه است که در ساخت ریز مدارها استفاده می شود. در نتیجه، SiO2 به راحتی در کریستال ادغام می شود و یک لایه دی الکتریک با ضخامت چند میکرومتر برای ایجاد ولتاژ عایق چند کیلو ولت کافی است.

روی یک کریستال (برای Texas Instruments) یا هر دو (برای Silicon Labs) که در جعبه جداکننده دیجیتال قرار دارند، پدهای خازن قرار دارند. کریستال ها از طریق این پدها به هم متصل می شوند، بنابراین سیگنال اطلاعات از طریق یک مانع جداسازی از گیرنده به فرستنده می رسد.

اگرچه Texas Instruments و Silicon Labs از فناوری‌های بسیار مشابهی برای ادغام یک مانع خازنی روی یک تراشه استفاده می‌کنند، اما از اصول کاملاً متفاوتی برای انتقال سیگنال اطلاعاتی استفاده می‌کنند.

هر کانال جدا شده در تگزاس اینسترومنتز یک مدار نسبتاً پیچیده است.

"نیمه پایین" آن را در نظر بگیرید. سیگنال اطلاعاتی به زنجیره های RC تغذیه می شود، که از آنها پالس های کوتاه در امتداد لبه های بالا و پایین سیگنال ورودی گرفته می شود و سیگنال با استفاده از این پالس ها بازیابی می شود. این روش عبور از مانع خازنی برای سیگنال های با تغییر کند (فرکانس پایین) مناسب نیست. سازنده این مشکل را با تکرار کانال ها حل می کند - "نیمه پایین" مدار یک کانال با فرکانس بالا است و برای سیگنال های 100 کیلوبیت بر ثانیه در نظر گرفته شده است.

سیگنال های زیر 100 کیلوبیت در ثانیه در "نیمه بالایی" مدار پردازش می شوند. سیگنال ورودی تحت مدولاسیون اولیه PWM با فرکانس کلاک بالا قرار می‌گیرد، سیگنال مدوله‌شده به مانع جداسازی می‌شود، سیگنال توسط پالس‌های زنجیره‌های RC بازیابی می‌شود و بیشتر دمودوله می‌شود.
مدار تصمیم گیری در خروجی کانال ایزوله "تصمیم می گیرد" که از کدام "نصف" سیگنال باید به خروجی ریزمدار ارسال شود.

همانطور که در نمودار کانال ایزولاتور تگزاس اینسترومنت مشاهده می کنید، هر دو کانال فرکانس پایین و بالا از سیگنال دهی دیفرانسیل استفاده می کنند. اجازه دهید ماهیت آن را به خواننده یادآوری کنم.

انتقال دیفرانسیل یک راه ساده و موثر برای محافظت در برابر نویز حالت رایج است. سیگنال ورودی در سمت فرستنده به دو سیگنال V+ و V- برعکس یکدیگر تقسیم می شود که به همان اندازه تحت تأثیر تداخل حالت مشترک با ماهیت متفاوت قرار می گیرند. گیرنده سیگنال ها را کم می کند و در نتیجه نویز Vsp حذف می شود.

انتقال دیفرانسیل نیز در جداکننده های دیجیتال آزمایشگاه سیلیکون استفاده می شود. این ریز مدارها ساختار ساده تر و قابل اعتمادتری دارند. برای عبور از سد خازنی، سیگنال ورودی تحت مدولاسیون OOK فرکانس بالا (کلیدینگ روشن-خاموش) قرار می گیرد. به عبارت دیگر، "یک" از سیگنال اطلاعات با وجود یک سیگنال فرکانس بالا، و "صفر" - با عدم وجود سیگنال فرکانس بالا رمزگذاری می شود. سیگنال مدوله شده بدون اعوجاج از یک جفت خازن عبور می کند و در سمت فرستنده بازیابی می شود.

جداسازهای دیجیتالی Silicon Labs در بیشتر مناطق کلیدی از ADUM بهتر عمل می کنند. تراشه‌های TI تقریباً همان کیفیت کار را با Silicon Labs ارائه می‌کنند، اما در برخی موارد از نظر دقت انتقال سیگنال پایین‌تر هستند.

کجا کار می کند

من می خواهم چند کلمه در مورد اینکه کدام ریز مدارها از یک مانع عایق استفاده می کنند اضافه کنم.
اولین ایزولاتور دیجیتال نامیده می شود. آنها چندین کانال دیجیتال مجزا هستند که در یک بسته ترکیب شده اند. تراشه ها با پیکربندی های مختلفی از کانال های یک طرفه ورودی و خروجی، جداکننده با کانال های دو طرفه (که برای جداسازی رابط های اتوبوس استفاده می شود)، جداکننده با یک کنترلر DC / DC داخلی برای ایزوله برق تولید می شوند.