Sve je počelo kao i obično, odlučio sam napraviti nešto drugačije od toga da ne radim ništa 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 datoteke na računalo, onda općenito. Kupiti normalnu zvučnu karticu? Ovdje se ne radi o nama.
Koga zanima pitam pod mačkom.
Odabir čipa kodeka
Općenito, nisam ljubitelj izrade elektronike od baš bilo čega, čak ni za sebe, pogotovo od kineskih komponenti s Alijem, tako da prvo što radimo je da odemo na digikey i potražimo nešto. Prva misao bila je uzeti punopravni kodek čip i spojiti ga na njega STM32, i samo od njega USB... U principu, nije teško, ali u nekom trenutku sam shvatio da se ne želim toliko zamarati i odlučio pronaći nešto "sve u jednom". Google je uporno izdavao CM108 iz C-Media Electronics, proizvođač sa sjedištem u Tajvanu. Pa dobro, neka bude
Kodek zahtijeva sam sebe EEPROM, pa čak nudi i određeni analog od STMicroelectronics M93C46-WMN6TP Brzo sam ga pronašao na istom digikeyju (Integrirani krugovi (IC)> Memorija). Za svaki slučaj spojio sam mu napajanje preko filtera da nam ne bi ništa loše donio napajanju kodeka.
Također kvarc itd. Ja sam ljubitelj toga da sve bude manje i kompaktnije, onda sam stavio seriju ABM3(ABM3-12.000MHZ-B2-T) 5 na 3.2 mm (ne stavljajte istog diva HC-49)
Audio konektori
Nakon toga tražimo same konektore za slušalice i mikrofon. Ja osobno preferiram CUI za audio i jednostavne priključke za napajanje u kućanstvu 5.5 , uvijek ih stavljam, naravno, traži na digikey (Konektori, Interconnects> Barrel - Audio Connectors).
U mom slučaju, već sam imao spremnu komponentu u biblioteci ispod SJ2-3574A-SMT od Već sam ga koristio prije, bilo bi moguće odabrati višebojni (u CUI ima), ali nisam htio (radim to za sebe, nekako ću to shvatiti).
Obično se kondenzatori postavljaju u seriju ( 0,47uF ili 1uF, limenka 4,7uF), može biti tantal ili keramika, ali najbolje je koristiti film. U referentnom krugu u podatkovnoj tablici koju nude 470uF, što je previše, biramo 0,47uF(ako vam treba vrlo nizak bas, onda možete 1uF). Filmski kondenzatori su dostupni u SMD slučajevima, što je vrlo zgodno, stavio sam ECP-U1C474MA5 U slučaju 1206 .
Galvanska izolacija napajanja
A sada onaj zabavni dio
CM108 ima 2 načina rada, 100mA i 500mA, naravno, izabrao sam deblji, tako da u velikoj mjeri, 500mA * 5V = 2,5W, malo s marginom, trebamo naći rješenje negdje na 3W, postavite parametre (u odjeljku Napajanja - Montaža na ploču> DC DC pretvarači) i pogledajte što je jeftinije, također ne zaboravite izbaciti proizvođače u koje zapravo nemate povjerenja. Izbor je pao CC3-0505SF-E iz TDK(iako sam stvarno želio staviti 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 da se iskorijeni bilo kakvo krivovjerje visoke frekvencije tk. čak i puzi kroz galvanizaciju. Više 100uF elektrolita, sigurno neće biti suvišno.
Odvajanje sučelja
Odvajanje snage je dobro, ali ne škodi da ga sami odvežete USB sučelje. U odjeljku Digitalni izolatori (Izolatori> Digitalni izolatori) možete pronaći odgovarajući, ja sam odabrao ADUM4160 iz Analogni uređaji.
Ne zaboravite zategnuti PODACI P na USB sučelje za 3,3 V od 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 mikrosklopa, ali iz nekog razloga ga nema.
Pa male stvari
Sebe USB konektor naravno iz Molex, također možete 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.
Također sam odlučio da ako se toliko novca troši na čistu hranu, onda se sve mora dobro napraviti do kraja, a razdvajanje digitalnog i analognog tla nije iznimka. Štoviše, umjesto uobičajenog skakača na ploču, stavio sam filtar BLM15(prilikom ožičenja ploče, bolje je pomaknuti odvajanje tla bliže glavnoj zemlji, tj. GND izlaz našeg izolatora za napajanje, tamo bi se digitalno i analogno uzemljenje trebale razilaziti)
Zaključak
Pa, to je sve, raširio sam ploču u 4 sloja standardne klase, nakon pripreme za proizvodnju koštat će oko 130 rubalja. Također, 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 snagu i digitalno sleti na jednu.
Od ideje do kompletnog izgleda prošlo je oko sat i pol. Ploča je izašla u veličini 22 na 66 mm.
Iskreno, dok sam pisao članak, već nisam htio naručiti 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 interes (a budući da je besplatno, ne treba trošiti novac na komponente). Ako ste zainteresirani za takve članke, možete ponuditi svoje ideje za sljedeće projekte
P.P.S. Zbog činjenice da ploča nije naručila i nije provjerila, moguće su greške.
- Postoji li galvanska izolacija od USB priključka?
USB osciloskopi nisu galvanski izolirani od USB priključka. Prijenosni i stolni također nemaju odvajanje od USB priključka kada su spojeni na računalo. 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 spojeni na mrežu. Za to postoji nekoliko pristupa.
- Koristite prijenosno računalo (netbook). Uopće nema kontakt uzemljenja, a impulsna jedinica napajanja je galvanski izolirana.
- Koristite računalo koje se napaja iz isključenog UPS-a.
- Za galvansku izolaciju USB uređaja koristite poseban uređaj. Pruža maksimalnu brzinu od 12 Mbps, ali budući da su USB osciloskopi unatrag kompatibilni s USB 1.1, radit će ovom brzinom, iako će brzina osvježavanja signala na ekranu biti nekoliko sličica u sekundi.
- Koja je maksimalna razina izmjerenog signala?
Vrijednost putovnice maksimalne razine signala primijenjene na ulaz tijekom mjerenja je 35V. kada koristite atenuator u 1X načinu rada, nemojte mjeriti signal čija vršna oscilacija prelazi 35V. Ako sumnjate da signal koji se mjeri ima veću vršnu vrijednost, prebacite prigušivač u položaj 10X. 35V je vršna vrijednost na natpisnoj pločici koja uključuje i istosmjernu komponentu i AC oscilacije s frekvencijom manjom od 10KHz. Na primjer, ako je istosmjerna komponenta 20V, a AC komponenta ima amplitudu od 60V, tada će se oscilacija pojaviti od -10V do 50V. Vrh: 50V. U tom slučaju koristite 10X način rada na prigušivaču 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" (pojam "uzemljenja" je relativan, često znači "zajednička žica"), tada bi uređaj trebao raditi bez problema, pa čak i ako je maksimalna granica premašen čak 2 puta. Međutim, to nije nominalni način rada osciloskopa i u slučaju kvara uređaja to nije jamstveni slučaj.
- Iz koje se vrijednosti izračunava razina buke?
Apsolutna vrijednost šuma razlikuje se pri različitim postavkama vrijednosti V/div i izračunava se iz pune skale. Na primjer, s vrijednošću od 5 V / div i navedenom razinom buke od 3%, maksimalna apsolutna vrijednost buke je: 5 V * 8 podjela * 3% = 40 * 0,03 = 1,2 V. Prekoračenje ove razine je kvar uređaja. Svaka razina buke manja od ove vrijednosti je normalan rad uređaja. Iz naše prakse testiranja uređaja, većina ima razinu buke od oko 1,5%, ali neki zapravo imaju buku bližu 3%.
- Koliko značajnih bitova stvarno postoji u ADC-u?
2090,2150,2250 uređaji koriste 8-bitni ADC. Na niskim frekvencijama, broj značajnih bitova je blizu 8. Kako se frekvencija povećava, broj značajnih bitova se glatko smanjuje. Na najvišim frekvencijama je preko 6 bita. Proizvođač ne daje točne vrijednosti frekvencije i grafikone ovisnosti.
- Što ako LED ne svijetli kada se uređaj priključi na USB?
Prvo provjerite je li računalo uključeno, radi li USB priključak (spojite na njega poznati radni uređaj, na primjer, flash pogon). Instalirajte ispravne upravljačke programe osciloskopa. Bez upravljačkih programa, osciloskop se možda neće inicijalizirati i LED se neće uključiti. Pokušajte sve ovo učiniti na drugom računalu. Ako ništa drugo ne uspije, velike su šanse da je osciloskop neispravan. To se obično događa zbog prekoračenja najveće dopuštene razine izmjerenog signala ili kršenja radnih uvjeta.
- Koja je brzina USB prijenosa?
Proizvođač koristi CY68013A čip, koji u teoriji može isporučiti do 480Mbps, ali stvarna brzina prijenosa između uređaja i računala je 240Mbps.
- Može li se osciloskop koristiti s USB 1.1?
Da, možete, ali vrlo teško zbog vrlo niske brzine prijenosa (12Mbps).
- Klikovi se čuju 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 prikazan je ovdje: http://www.artem.ru/cgi-bin/photo?c=l&cid=115 Nemamo fotografije drugih modela.
- U dokumentaciji i na web stranici veličina međuspremnika je naznačena kao 10-32 ili 10-64K. Koja je stvarna veličina međuspremnika?
Ukupna veličina međuspremnika je 64K. U dvokanalnom načinu, veličina međuspremnika po kanalu je od 10K do 32K. U jednokanalnom načinu rada od 10K do 64K. Veličina međuspremnika može se odabrati u programu. Nisu sve veličine međuspremnika 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 korištenja interpolacije mogu biti različite.
Objašnjenje proizvođača:
Za vrijednosti manje od 10 μs po podjeli koristi se interpolacija podataka (sinX) / X.
Nadalje, naše razmišljanje (njihova točnost nije zajamčena):
Pri ovoj brzini dostupna je samo jedna veličina međuspremnika - 10 000 uzoraka. Na ekranu se nalazi 10 crtica. dobivamo:
10 μs / div * 10 div = 100 μs cijeli zaslon
10.000 uzoraka / 100 μs = 100.000.000 uzoraka / 1 s
oni. pri 10 μs / podjela brzina će biti 100 MS / s.
Ako postavimo sljedeću manju podjelu (4 μs), tada se potrebna brzina mjerenja povećava za 2,5 puta. Za popunjavanje ekrana s 10.000 mjerenja u dodijeljenom razdoblju potrebna je brzina od 250MS/s, a osciloskop DSO 2150 daje maksimalno 150Ms/s. Što uraditi? Interpolirati! Oni. za DSO-2150 pri 4μs/podjela i manje, stvarno nema vremena za mjerenje 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! Korištenje načina interpolacije sin (x) / x jako opterećuje procesor i usporava prikaz informacija u programu. - Gdje je bolje spojiti osciloskop izravno na računalo ili na vanjski USB prekidač?
Proizvođač preporuča spajanje osciloskopa izravno na računalo pomoću oba utikača. U našoj praksi, spajanje na vanjski USB prekidač ne utječe na kvalitetu signala, ali pomaže u smanjenju trenutnog opterećenja portova računala.
Naš zaključak: možete se spojiti i na računalo i na prekidač. - Nastavlja li uređaj mjeriti tijekom prijenosa podataka?
Ne. Osciloskop radi u nizu. Najprije puni međuspremnik izmjerenim podacima, a zatim prenosi primljene podatke putem USB-a. Tijekom prijenosa ne mjere se i okidač se može preskočiti.
- Koja je maksimalna stopa uzorkovanja?
Za uređaj DSO-2150 to je 150 MHz. Ova frekvencija je dostupna samo u jednokanalnom načinu rada. Kada koristite oba kanala, maksimalna frekvencija je 75MHz po kanalu. Isto tako i za ostale modele.
Ostala pitanja
- Koje su prednosti kupnje kod nas?
- Razumijemo što prodajemo;
- Imamo službene IZRAVNE isporuke iz Kine;
- Imamo vezu s inženjerima proizvođača i možemo im uputiti vaša pitanja;
- Imamo dobre cijene;
- Šaljemo robu po cijeloj Rusiji;
- Dajemo garanciju do 3 godine;
- Za vas smo preveli dokumentaciju;
- Uređaj nam možete vratiti u roku od 14 dana od primitka ako Vam ne odgovara.
- Jesu li 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 jedno od glavnih industrijskih središta NRK-a. Dopuštaju nekim dobavljačima da svoje proizvode ponovno označe s vlastitim zaštitnim znakovima dobavljača.
Kako odabrati model?
Prije svega, morate odlučiti s kojim frekvencijskim signalima ćete raditi.
Postoje tri glavna parametra: analogna propusnost, brzina uzorkovanja i propusnost u stvarnom vremenu.
Analogna propusnost i brzina uzorkovanja navedeni su u podacima putovnice.
Širina pojasa u stvarnom vremenu izračunava se kao stopa uzorkovanja podijeljena s 2,5.
Matematički ga treba podijeliti s 2, ali to je granična vrijednost za idealne uvjete 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 stvarnom vremenu iu ekvivalentnom načinu uzorkovanja.
Uzorkovanje u stvarnom vremenu omogućuje vam precizno oblikovanje čak i jednog signala. Ponavljajući signal se smatra skupom pojedinačnih signala. Propusnost u stvarnom vremenu igra važnu ulogu u ovom načinu rada.
Pretpostavimo da imate signal od 50MHz i osciloskop s analognom širinom pojasa od 400MHz i brzinom uzorkovanja od 100MHz., Nažalost, neće moći kvalitativno reproducirati signal, budući da je 100MHz / 2,5 manji od 50MHz. Oni. širina pojasa u stvarnom vremenu manja je od frekvencije mjerenog signala, stoga, za način mjerenja u stvarnom vremenu, analogna širina pojasa mora biti najmanje jednaka frekvenciji mjerenog signala, a frekvencija uzorkovanja mora biti najmanje 2,5 puta frekvenciju mjerenog signala. Međutim, ako se uzme u obzir signal s frekvencijom od 50 MHz s frekvencijom uzorkovanja od 100 MHz, tada će biti samo dva mjerenja za jedno razdoblje, što vam možda neće biti dovoljno, t.j. što više puta frekvencija uzorkovanja premašuje frekvenciju signala, točnije se prikazuje valni oblik promatranog signala.
DSO 2090,2150,2250 modeli rade u stvarnom vremenu.
U načinu ekvivalentnog uzorkovanja, osciloskop uzima više uzoraka signala koji se ponavlja, svaki put primajući vrijednost signala s različitim pomakom od okidača. Zapravo, mnoge točke se mjere u različitim signalima i iz njih se rekonstruira točan valni oblik - ovo je vrsta metode uzastopne aproksimacije. Očito, ova metoda radi samo za precizan i ponavljajući signal. U ovom načinu rada analogna širina pojasa igra glavnu ulogu, brzina uzorkovanja nije toliko važna.
Pretpostavimo da imate signal od 200MHz koji se ponavlja i osciloskop s analognom širinom pojasa od 200MHz i stopom uzorkovanja od 100MHz u načinu uzorkovanja s ekvivalentnim vremenom. Dobit ćete dobar prikaz valnog oblika jer će analogna širina pojasa preskočiti valni oblik i valni će se oblik oporaviti iz višestrukih mjerenja u različitim točkama 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 izborni za funkcionalne aktivnosti. Naše prikupljanje podataka koristi se za poboljšanje naših proizvoda i usluga. Preporučujemo da prihvatite naše kolačiće kako biste osigurali da dobivate najbolju izvedbu 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:
Strogo potrebni kolačići: To su kolačići koji su potrebni za rad analog.com ili određene funkcije koje se nude. Oni služe ili jedinoj svrsi obavljanja mrežnog prijenosa ili su strogo nužni za pružanje online usluge koju izričito zahtijevate. Kolačići za analizu/izvedbu: Ovi kolačići nam omogućuju provođenje web analitike ili drugih oblika mjerenja publike kao što je prepoznavanje i brojanje broja posjetitelja i gledanje kako se posjetitelji kreću po našoj web stranici. To nam pomaže poboljšati način na koji web stranica radi, na primjer, osiguravajući da korisnici lako pronalaze ono što traže. Kolačići funkcionalnosti: Ovi kolačići se koriste za prepoznavanje kada se vratite na našu web stranicu. To nam omogućuje 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 vaš posjet našoj web stranici i/ili korištenje usluga, stranice koje ste posjetili i poveznice koje ste slijedili. Te ćemo podatke koristiti kako bismo web stranicu i oglašavanje prikazano na njoj učinili relevantnijim za vaše interese. Također možemo podijeliti ove podatke s trećim stranama u tu svrhu.
Zašto je to potrebno?
Posebnost USB standarda je da periferni uređaji imaju zajedničku masu s USB hostom i električni su spojeni na "prljavo uzemljenje" impulsne jedinice napajanja i, sukladno tome, cijelog računala.Ako vaše računalo nije ispravno uzemljeno (potrebna vam je posebna valjana treća žica za uzemljenje u europskoj utičnici), tada osim buke i smetnji možete dobiti "fazu" mrežnog napona i potencijal od cca. 110V sa svime što to podrazumijeva.
USB izolator eliminira petlje uzemljenja, električno odspaja prljavo uzemljenje, smanjuje smetnje i buku te štiti računala i vanjsku opremu od oštećenja. Ovo je posebno korisno kada radite s mjernim instrumentima baziranim na osobnom računalu (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 računalo 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 tehnologiju iCoupler.Fragment je isključen. Naš časopis postoji na donacijama čitatelja. 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
Pozdrav čitatelju! Moje ime je 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 urednik časopisa "Datagor".
List s podacima na ADUM4160
▼
U elektronici postoji nešto poput galvanske izolacije. Njegova klasična definicija je prijenos energije ili signala između električnih krugova bez električnog kontakta. Ako ste početnik, onda će vam se ova formulacija činiti vrlo općenitim, pa čak i tajanstvenim. Ako imate inženjersko iskustvo ili se samo dobro sjećate fizike, onda ste najvjerojatnije 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, usredotočiti na izolaciju digitalnih signala. Dalje u tekstu, pod galvanskom izolacijom podrazumijevamo prijenos informacijskog signala između dva neovisna električna kruga.
Zašto je potrebno
Tri su glavna zadatka koji se rješavaju razdvajanjem digitalnog signala.Prvo što mi pada na pamet je zaštita od visokog napona. Doista, osiguravanje galvanske izolacije je sigurnosni zahtjev za većinu električnih uređaja.
Neka mikrokontroler, koji prirodno ima mali napon napajanja, postavlja upravljačke signale za energetski tranzistor ili drugi visokonaponski uređaj. Ovo je više od uobičajenog zadatka. Ako nema izolacije između drajvera, koji povećava upravljački signal u smislu snage i napona, i upravljačkog uređaja, tada mikrokontroler dolazi u opasnost od jednostavnog izgaranja. Osim toga, ulazno-izlazni uređaji obično su spojeni 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 uporaba mikro krugova s izolacijskom barijerom za povezivanje električnih krugova s različitim naponima napajanja. Ovdje je sve jednostavno: nema "električne veze" između krugova, stoga će signal, logičke razine informacijskog signala na ulazu i izlazu mikrosklopa odgovarati napajanju na "ulazu" i "izlazu" krugova, odnosno.
Galvanska izolacija se također koristi za poboljšanje imuniteta sustava. Jedan od glavnih izvora smetnji u radio elektroničkoj opremi je takozvana obična žica, često je to tijelo uređaja. Kod prijenosa informacija bez galvanske izolacije, zajednička žica osigurava ukupni potencijal odašiljača i prijamnika neophodan za prijenos informacijskog signala. Budući da zajednička žica obično služi kao jedan od stupova napajanja, spajanje na nju raznih elektroničkih uređaja, posebno energetskih, dovodi do kratkotrajnog impulsnog šuma. Uklanjaju se zamjenom "električnog priključka" izolacijskom barijerom.
Kako radi
Tradicionalno se galvanska izolacija temelji na dva elementa - transformatorima i optospojnicama. Ako izostavimo detalje, onda se prvi koriste za analogne signale, a drugi za digitalne signale. Razmatramo samo drugi slučaj, pa ima smisla podsjetiti čitatelja tko je optospojler.Za prijenos signala bez električnog kontakta koristi se par odašiljača svjetla (najčešće LED) i fotodetektora. Električni signal na ulazu se pretvara u "svjetlosne impulse", prolazi kroz sloj koji prenosi svjetlost, prima ga fotodetektor i pretvara se natrag u električni signal.
Optocoupler je vrlo popularan i već nekoliko desetljeća jedina je tehnologija za odvajanje digitalnog signala. No, razvojem industrije poluvodiča, integracijom svega i svakoga, pojavili su se mikro krugovi koji provode izolacijsku barijeru na račun drugih, modernijih tehnologija.
Digitalni izolatori su mikrosklopovi koji osiguravaju jedan ili više izoliranih kanala od kojih svaki "prestiže" optospojler u brzini i točnosti prijenosa signala, po otpornosti na smetnje i, najčešće, po cijeni po kanalu.
Izolacijska barijera digitalnih izolatora proizvodi se različitim tehnologijama. Poznata tvrtka Analogni uređaji u digitalnim izolatorima ADUM koristi impulsni transformator kao barijeru. Unutar kućišta mikrosklopa nalaze se dva kristala i impulsni transformator izrađeni zasebno na poliimidnom filmu. Kristal odašiljača generira dva kratka impulsa na prednjoj strani informacijskog signala i jedan impuls na raspadu informacijskog signala. Impulsni transformator omogućuje, s malim kašnjenjem, primanje impulsa na kristalu odašiljača, kroz koji se vrši reverzna konverzija.
Opisana tehnologija uspješno se koristi u implementaciji galvanske izolacije, u mnogočemu je superiornija od optospojnica, ali ima niz nedostataka povezanih s osjetljivošću transformatora na smetnje i rizikom od izobličenja pri radu s kratkim ulaznim impulsima.
Mnogo viša razina otpornosti na smetnje osigurana je u mikro krugovima, gdje je izolacijska barijera implementirana na kondenzatorima. Korištenje kondenzatora eliminira istosmjernu spregu između odašiljača i prijemnika, što je ekvivalentno galvanskoj izolaciji u signalnim krugovima.
Ako te zadnja rečenica uzbuđuje..
Ako osjećate goruću želju da vrisnete da ne može biti galvanske izolacije na kondenzatorima, onda preporučam da posjetite ovakve teme. Kad vam bijes splasne, primijetite da sva ova kontroverza datira još iz 2006. godine. Kao što znate, tamo se nećemo vraćati, kao 2007. godine. A izolatori s kapacitivnom barijerom proizvode se dugo vremena, koriste se i rade savršeno.
Prednosti kapacitivnog odvajanja su visoka energetska učinkovitost, male dimenzije i otpornost na vanjska magnetska polja. To vam omogućuje stvaranje jeftinih integriranih izolatora s visokim stupnjem pouzdanosti. Proizvode ih dvije tvrtke - Texas Instruments i Silikonski laboratoriji... Ove tvrtke koriste različite tehnologije za stvaranje kanala, ali u oba slučaja kao dielektrik se koristi silicij dioksid. Ovaj materijal ima visoku dielektričnu čvrstoću i koristi se u proizvodnji mikro krugova nekoliko desetljeća. Kao rezultat toga, SiO2 se lako integrira u kristal, a dielektrični sloj debljine nekoliko mikrometara dovoljan je da osigura izolacijski 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, pa informacijski signal putuje od prijamnika do odašiljača kroz izolacijsku 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 je relativno složen krug.
Razmotrimo njegovu “donju polovicu”. Informacijski signal se dovodi u RC-krugove, iz kojih se uzimaju kratki impulsi duž prednje i stražnje strane ulaznog signala, a signal se obnavlja tim impulsima. Ovaj način prolaska kapacitivne barijere nije prikladan za sporo promjenjive (niskofrekventne) signale. Proizvođač ovaj problem rješava dupliciranjem kanala – “donja polovica” sklopa je visokofrekventni kanal i namijenjen je za signale od 100 Kbps.
Signali s frekvencijom ispod 100 Kbps obrađuju se na "gornjoj polovici" kruga. Ulazni signal prolazi preliminarnu PWM modulaciju s visokom frekvencijom takta, modulirani signal se primjenjuje na izolacijsku barijeru, signal se rekonstruira pomoću impulsa iz RC krugova i dalje demodulira.
Krug odlučivanja na izlazu izoliranog kanala "odlučuje" iz koje "polovine" signala treba primijeniti na izlaz mikrosklopa.
Kao što se vidi na dijagramu kanala izolatora Texas Instruments, i niskofrekventni i visokofrekventni kanali koriste diferencijalni prijenos signala. Dopustite da podsjetim čitatelja na njegovu bit.
Diferencijalni prijenos je jednostavan i učinkovit način zaštite od buke uobičajenog načina rada. Ulazni signal na strani odašiljača se "dijeli" na dva signala V + i V- inverzna jedan drugome, na koje podjednako utječu smetnje uobičajenog načina rada različite prirode. Prijemnik oduzima signale, i kao rezultat toga, smetnje Vsp se eliminiraju.
Diferencijalni prijenos se također koristi u digitalnim izolatorima iz Silicon Labsa. Ovi mikro krugovi 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 prisutnošću visokofrekventnog signala, a "nula" - odsutnošću visokofrekventnog signala. Modulirani signal prolazi kroz par kondenzatora bez izobličenja i obnavlja se na strani odašiljača.
Digitalni izolatori Silicon Labsa nadmašuju ADUM u većini ključnih područja izvedbe. IC-ovi tvrtke TI pružaju približno istu kvalitetu rada kao Silicon Labs, ali su u nekim slučajevima inferiorniji u točnosti prijenosa signala.
Gdje to radi
Želio bih dodati nekoliko riječi o tome koji mikro krugovi koriste izolacijsku barijeru.Prvi su digitalni izolatori. Predstavljaju nekoliko izoliranih digitalnih kanala kombiniranih u jednom kućištu. Dostupni su mikro krugovi s različitim konfiguracijama ulaznih i izlaznih jednosmjernih kanala, izolatori s dvosmjernim kanalima (koriste se za izolaciju sabirničkih sučelja), izolatori s integriranim DC/DC kontrolerom za izolaciju snage.
