Elektroda.pl
Elektroda.pl
X

Search our partners

Find the latest content on electronic components. Datasheets.com
Elektroda.pl
Please add exception to AdBlock for elektroda.pl.
If you watch the ads, you support portal and users.

Siedem rzeczy , które zrozumie tylko elektronik układów analogowych

ghost666 18 Jan 2018 00:33 11298 32
Tespol
  • Elektronicy, szczególnie ci, którzy pracują z sygnałami analogowymi, tworzą dosyć hermetyczne środowisko. Jeśli zajmujecie się tym zawodowo, to z pewnością kiedyś byliście uczestnikami tego rodzaju dialogu, jaki przytacza autor tekstu, inżynier systemów analogowych z Texas Instruments.
    - Czym się zajmujesz?
    - Pracuję w Texas Instruments.
    - Ooo, to robisz kalkulatory!
    - Nie do końca, pracuje w analogu.
    - Ale co to jest analog?
    - Sygnałami analogowymi nazywamy takie, które są ciągłe.
    - Ale po co?
    - Ponieważ trzeba przetwarzać rzeczywiste sygnały analogowe, takie jak napięcia i prądy...
    - Ale po co? Analog nie może przetwarzać się sam??
    - Ech... żartowałem - robię kalkulatory :D
    Szczególnie w dzisiejszych czasach technologia analogowa nie jest tak widoczna jak kiedyś. Dla wielu osób świat systemów analogowych jest tajemniczy i nie do końca zrozumiały. Mamy swój język, swoje koncepty, swoich 'guru' etc. Wszystko to nas jednoczy, ale i alienuje od innych, nawet elektroników. W poniższym tekście Matt Hein z TI wymienia siedem rzeczy, które zrozumiałe są tylko dla inżynierów analogowych - przynajmniej na pierwszy rzut oka.

    1. Magiczny dymek.
    Magiczny dym, dzięki któremu działają wszystkie układy elektroniczne, to prawda. Każdy układ scalony czy inny element urządzenia elektronicznego działa dzięki czemuś, co nazywa się "magicznym dymem" - naukowcy do dzisiaj nie wiedzą, co to jest i jak działa. Jest on w zasadzie niewykrywalny... dopóki nie uwolni się układu. Jest to krytyczny składnik każdego układu scalonego. Nie nauczysz się o nim z książek czy z żadnych wykładów, ale wszyscy w branży wiedzą, że bez niego układ nie działa.
    Działanie magicznego dymku jest bardzo proste - układ scalony funkcjonuje poprawnie tak długo, jak dymek jest szczelnie zamknięty w obudowie, w której umieścił go producent. Jeśli dym ucieknie przez nieszczelności obudowy, to nasz układ przestanie działać. Częstymi przyczynami rozszczelnienia się obudowy jest zbyt wysokie napięcie lub prąd w układzie oraz przegrzanie danego elementu. Efekty ucieczki magicznego dymu widać na poniższym zdjęciu.

    Siedem rzeczy , które zrozumie tylko elektronik układów analogowych


    Magiczny dymek doskonale ukazał Dave Jones z EEVbloga na swoim kanale:



    2. Jeśli pracujesz w układzie z izolacją galwaniczną, nigdy nie będziesz sam.
    W wielu systemach elektronicznych mamy do czynienia z szeregiem "stref" w układzie, znajdujących się na różnym potencjalne. Na przykład w tak prostym układzie jak sprężarka, mamy strefę wysokiego napięcia, które zasila silnik elektryczny kompresora a także strefę niskiego napięcia, gdzie działa kontroler układu - na przykład mikrokontroler. Aby poprawić niezawodność tego rodzaju układów, wprowadza się izolację galwaniczną pomiędzy poszczególnymi strefami.
    Izolacja galwaniczna umożliwia nam "transport" danych oraz mocy poprzez barierę izolacji galwanicznej, pomiędzy zupełnie odizolowanymi elektrycznie od siebie układami. Jednocześnie, tego rodzaju bariera nie transmituje niczego innego, na przykład przepięć itp. Izolacja pomaga chronić delikatne układy elektroniczne przed brutalnością wysokiego napięcia. Napięcie to jest niebezpieczne nie tylko dla układów elektronicznych - krzywdę zrobić może też człowiekowi. Większość poważnych laboratoriów elektronicznych zabrania pracy w pomieszczeniu samemu, jeżeli pracujemy nad układem, w którym występują wysokie, potencjalnie niebezpieczne napięcia. Jeśli więc pracujesz nad układem, w którym gdzieś znajduje się bariera izolacji, to nie będziesz robił tego sam - dla własnego bezpieczeństwa.

    3. Pease to nie literówka w słowie Please
    Świętej pamięci Robert (Bob) Pease jest jedną z legend świata analogowego. Zaprojektował on ponad 20 układów scalonych, część z nich używanych w przemyśle przez dziesięciolecia. Bob publikował co jakiś czas swoje doświadczenia w zakresie projektowania systemów analogowych w cyklu "Pease Porridge", który ukazywał się w czasopiśmie Electronic Design. Dodatkowo, Pease może poszczycić się pierwszym webcastem poświęconym sektorowi półprzewodnikowemu, jaki został transmitowany na świecie:



    4. Zegar nie powie Ci, która jest godzina
    Wszelkiego rodzaju układy elektroniczne nazywane zegarami w elektronice analogowej robić mogą wiele, ale nie powiedzą nam, która jest właśnie teraz godzina. W zasadzie zegar w elektronice analogowej to po prostu inna i popularna nazwa na oscylator - układ, który generuje stabilny przebieg o dokładnie zdefiniowanej częstotliwości.
    Zegary są jednym z kluczowych elementów analogowych w urządzeniach, szczególnie, jeśli jest ich więcej. Sygnały zegarowe mogą interferować ze sobą, propagować w niekontrolowany sposób po płytce itp. zwiększając na różne sposoby poziom szumu w naszym czułym, analogowym systemie. Dodatkowo, aby uzyskać stabilne i precyzyjne oscylacje trzeba dokładnie zrozumieć, po co i jak generuje się dany przebieg, a także zaznajomić się z zjawiskami, takimi jak szum fazowy (jitter) itp., co umożliwi nam optymalizację systemu zegarowego.

    5. Dużo się rysuje
    Inżynierowie projektujący układy analogowe bardzo dużo rysują. Każdy z nich chętnie łapie za mazak, by kreślić po tablicy suchościeralnej czy też rysuje na kartce papieru. Ludzie posługujący się językiem elektroniki analogowej rysują schematy elektryczne, które często są nie do odszyfrowania dla osób, które nie poznały chociażby podstaw tego systemu znaków. Każdy komponent elektroniczny ma swój symbol - od prostych oporników i kondensatorów poprzez tak złożone elementy, jak przetworniki analogowo-cyfrowe. Takie schematy pozwalają tchnąć życie w pomysł danego układu i spisać go, zanim powstanie cokolwiek fizycznego. No i dobry schemat konieczny jest, aby dokończyć zdanie: "A to działa tak..."

    6. Zawsze U = IR
    Nieważne, co się dzieje, to prawo Ohma zawsze jest prawdziwe. To wręcz zabawne, że niektóre skomplikowane układy elektroniczne - przetworniki analogowo-cyfrowe sigma-delta, wzmacniacze RF, izolatory cyfrowe i inne - opisać można wykorzystując tylko i wyłącznie prawo Ohma - proste równanie, którego każdy uczy się jeszcze w szkole.
    Prawo Ohma mówi, że prąd płynący przez dany element jest proporcjonalny do przyłożonego do niego napięcia. Współczynnikiem proporcjonalności jest opór elektryczny. Pewnie teraz Wam głupio, że zmarnowaliście dwa zdania czytania na coś tak podstawowego. ;) Gdzie ta wiedza może się nam przydać? Oto kilka przykładów:
    * Opornik pomiarowy R = 10 mΩ przez który płynie prąd (maksymalnie I = 10 A) - możemy na nim zmierzyć spadek od 0 V do 0,1 V.
    * Precyzyjny DAC z wyjściem prądowym; dla prądu wyjściowego I = 5 mA spadek napięcia na obciążeniu wynosi V = 120 mV. Oznacza to, że impedancja (rezystancja) obciążenia wynosi R = 24 Ω.
    * W sterowniku bramki tranzystora polowego zabezpieczenie nadprądowe załącza się dla napięcia 0,5 V, co oznacza, że tranzystor MOSFET musi mieć rezystancję kanału na poziomie 20 mΩ, jeśli graniczny prąd wynosi 25 A.

    7. Równania z kursu wprowadzającego do elektroniki też nadal są prawdziwe
    Wszystko czego nauczyliście się w szkole i na studiach nadal jest prawdziwe - prawo Ohma jest chyba najlepszym tego przykładem, ale i inne równania opisujące analogowy świat są prawdziwe. Wiele problemów rozwiązać można wykorzystując prawo Ohma, ale dobrze jest też pamiętać inne podstawowe równania, takie jak te opisujące ładowanie kondensatora przez opornik w układzie RC czy też metody wyliczania pasma szumu.
    Aby ułatwić inżynierom analogowym spamiętanie tych wszyscy informacji, Texas Instruments przygotował kieszonkowy poradnik dla inżynierów analogowych (na zdjęciu poniżej). Inne tego rodzaju poradniki dostępne są też w księgarniach specjalistycznych czy też w internecie. Dobra tablica z wzorami, to w zasadzie wszystko, co może być nam potrzebne.

    Siedem rzeczy , które zrozumie tylko elektronik układów analogowych


    Źródło: https://e2e.ti.com/blogs_/b/analogwire/archive/2017/11/16/seven-things-that-only-an-analog-engineer-would-understand

    Cool? Ranking DIY
    Can you write similar article? Send message to me and you will get SD card 64GB.
    About Author
    ghost666
    Translator, editor
    Offline 
    Fizyk z wykształcenia. Po zrobieniu doktoratu i dwóch latach pracy na uczelni, przeszedł do sektora prywatnego, gdzie zajmuje się projektowaniem urządzeń elektronicznych i programowaniem. Od 2003 roku na forum Elektroda.pl, od 2008 roku członek zespołu redakcyjnego.
    ghost666 wrote 10680 posts with rating 9001, helped 157 times. Live in city Warszawa. Been with us since 2003 year.
  • Tespol
  • #2
    quniq
    Level 21  
    Mój kolega programista zapytał mnie kiedyś "jak interpretuję stany w moim wzmacniaczu głośnikowym". Nie był w stanie przebrnąć przez to, że w takim m wzmacniaczu, a w zasadzie w całej analogówce nie ma maszyn stanu, jak w wielu programach. :D
  • #5
    ghost666
    Translator, editor
    bubu1769 wrote:
    Niestety dużo osób zapomina że istnieją zestawy do napełniania układów magicznym dymem.
    Siedem rzeczy , które zrozumie tylko elektronik układów analogowych


    No tak, a obudowę to posklejasz kropelką? nie da się w warunkach domowych ;)
  • #6
    polmark2
    Level 18  
    "Magic smoke" - 40 lat prób, testów, dymów - i teraz mi to mówicie?
  • Tespol
  • #8
    polmark2
    Level 18  
    MiernikZKauflanda wrote:
    ghost666 wrote:
    prawo Ohma zawsze jest prawdziwe

    ghost666 wrote:
    Równania z kursu wprowadzającego do elektroniki też nadal są prawdziwe

    Dlaczego miałyby być uznane za nieprawdziwe? Nie rozumiem tego...


    Niektórym wydaje się chyba, że w technice cyfrowej nie ma praw fizyki, tylko zera i jedynki :P
  • #9
    ghost666
    Translator, editor
    polmark2 wrote:
    MiernikZKauflanda wrote:
    ghost666 wrote:
    prawo Ohma zawsze jest prawdziwe

    ghost666 wrote:
    Równania z kursu wprowadzającego do elektroniki też nadal są prawdziwe

    Dlaczego miałyby być uznane za nieprawdziwe? Nie rozumiem tego...


    Niektórym wydaje się chyba, że w technice cyfrowej nie ma praw fizyki, tylko zera i jedynki :P


    Dokladnie! poza tym zobaczcie w jakim tempie rozwiązania cyfrowe się zmieniają - na studiach uczyłeś się jakichś 8051... a idziesz do pracy i tam ARMy :D
  • #10
    polmark2
    Level 18  
    Ba! Na studiach uczyłeś się z (papierowych) książek, a teraz "pożyczasz" content z netu :P
  • #11
    JacekCz
    Level 38  
    polmark2 wrote:
    MiernikZKauflanda wrote:
    ghost666 wrote:
    prawo Ohma zawsze jest prawdziwe

    ghost666 wrote:
    Równania z kursu wprowadzającego do elektroniki też nadal są prawdziwe

    Dlaczego miałyby być uznane za nieprawdziwe? Nie rozumiem tego...


    Niektórym wydaje się chyba, że w technice cyfrowej nie ma praw fizyki, tylko zera i jedynki :P


    To jest (paradoksalnie) prawda.
    Edukację i karierę cyfrową po pierwsze mozna zbudować "wirtualnie", w jakiejś abstrakcji internetu, YT, w zawodowym odcięciu od realiów, jako zgarbiony geek przed monitorem, w jakiejś schizie, że coś co google nie wykazuje, to nie istnieje . Po drugie łatwiej ją zbudować na pewnego rodzaju fałszu, czy samo-oszukiwaniu się, CtrlC-CtrlV itd...

    "przypadkowo" mam formalne wykształcenie w obu, program przedmiotów fizyczno-matematycznych na informatyce to jakiś przednóżek tego, co na elektronice
  • #13
    prosiak_wej
    Level 36  
    bubu1769 wrote:
    Niestety dużo osób zapomina że istnieją zestawy do napełniania układów magicznym dymem.
    Siedem rzeczy , które zrozumie tylko elektronik układów analogowych


    Kiedyś można było kupić ciekłe kryształy w butelce, m.in. do budowy własnych matryc:

    https://www.youtube.com/watch?v=GSvVXf5rVcU
  • #14
    Strumien swiadomosci swia
    Level 43  
    ghost666 wrote:
    na studiach uczyłeś się jakichś 8051


    Tak ale to było 18 lat temu, po drugie występuje w Przyrodzie takie coś jak ''dym diagnostyczny'' pozwala ustalić miejsce usterki.
  • #16
    kazikszach
    Level 35  
    [quote="ghost666"]6. Zawsze U = IR
    ghost666 wrote:
    Prawo Ohma mówi, że prąd płynący przez dany element jest proporcjonalny do przyłożonego do niego napięcia. Współczynnikiem proporcjonalności jest opór elektryczny.

    Wzór prawidłowy, ale to dalej to już tylko wniosek z prawa Ohma.
    Prawo Ohma mówi, że napięcie na końcach przewodnika jest wprost proporcjonalne do natężenia prądu płynącego przez przewodnik, a współczynnikiem proporcjonalności jest opór elektryczny tego przewodnika.
    Całość interesująca.
  • #17
    User removed account
    User removed account  
  • #19
    Jamie
    Level 20  
    Dziwne... U mnie jak elektrolity wywalą, to śmierdzi zepsutą rybą, ciężko kocura odgonić...
    Gdzie kupujesz te o zapachu kapuśniaku?
  • #20
    prosiak_wej
    Level 36  
    Już wolę zapach smażonej ryby morskiej niż gotowanej kapusty kiszonej :D

    Poza dymem diagnostycznym obserwuję czasami ślady po ścieżkach na płycie, prowadzące do miejsca usterki :)
  • #21
    akytam
    Level 17  
    Układy scalone są jak drewniane ołówki. Wsłuchaj się w dźwięk łamanego ołówka i zapamiętaj ten dźwięk. Jeżeli go usłyszysz to możesz być pewien, że z któregoś układu scalonego w Twojej konstrukcji uciekł magiczny dymek.
  • #22
    kaem
    Level 27  
    Palący się powielacz selenowy w telewizorze "Rubin" miał zapach zgniłych jaj.
  • #23
    pawelr98
    Level 39  
    Stwierdziłem ostatnimi czasy iż magiczny dym nie jest zamknięty w obudowie a w rdzeniu.

    Zdarzyło się bowiem iż za mocno przykręciłem BD136 do radiatora, obudowa pękła ale dym nie uciekł i tranzystor działał dalej w najlepsze.

    Podobnie jest jeżeli wyciąć dziurę odsłaniającą sam rdzeń, magiczny dym boi się jednak światła i sprawia iż urządzenie staje się nań wyjątkowo wrażliwe.
  • #26
    Jacekser
    Level 21  
    Strumien swiadomosc... wrote:
    Tak ale to było 18 lat temu, po drugie występuje w Przyrodzie takie coś jak ''dym diagnostyczny'' pozwala ustalić miejsce usterki.

    To jeden ze sposobów diagnostyki uszkodzonych układów.Wsadzało się wkrętak w miejsce bezpiecznika i patrzyło gdzie dymi.

    kaem wrote:
    Palący się powielacz selenowy w telewizorze "Rubin" miał zapach zgniłych jaj.

    Raczej zgniłych selerów.Tak czy inaczej uszkodzenie było "wyczuwalne".
  • #27
    Urgon
    Editor
    AVE...

    A nie lepiej włączyć układ do zasilacza warsztatowego, ustawić mały prąd i sprawdzić, co się grzeje?

    Ciekawy bukiet zapachów miało radio samochodowe, które spłonęło wewnątrz samochodu, który zresztą też spłonął...
  • #28
    ghost666
    Translator, editor
    Urgon wrote:
    Ciekawy bukiet zapachów miało radio samochodowe, które spłonęło wewnątrz samochodu, który zresztą też spłonął...


    Niech zgadnę - pachniało spalonym autem? :D co było przyczyną pożaru? radio?
  • #29
    Urgon
    Editor
    AVE...

    Przyczyną pożaru była wiecznie pijana, prawie ślepa, chora na cukrzycę sąsiadka mieszkająca nad nami w późnych latach 90-tyych. Jej wnuczek raczył wrzucić do środka koktajl Mołotowa. Jak zawór bezpieczeństwa butli LPG zadziałał, to płomień strzelił na dobre 15-20 metrów w górę. Oczywiście świadków brak, więc sprawa nierozwiązana. Świadek, który widział i znał sprawcę za bardzo się bał o własne życie...
  • #30
    goldi74
    Level 43  
    Urgon wrote:
    Przyczyną pożaru była wiecznie pijana, prawie ślepa, chora na cukrzycę sąsiadka mieszkająca nad nami w późnych latach 90-tyych. Jej wnuczek raczył wrzucić do środka koktajl Mołotowa.

    Jakim cudem sąsiadka była przyczyną skoro to wnuczek podpalił? ;)