Основы на пальцах. Часть 4

Но диоды, резисторы, транзисторы и конденсаторы это так, лишь обвязка. Особо на них не развернешься (нет, маньяки, конечно могут, но габариты устройств там будут феерические). Самое вкусное нас поджидает в микросхемах :)
Делятся они на цифровые и аналоговые. Для начала кратко пробегусь по цифровым микросхемам.

Миром правит цифра!

Краеугольным камнем цифровой схемотехники служит понятие нуля и единицы, понятие это совершенно условное, т.к. фактически нет никакого нуля и нет никакой единицы, есть лишь уровни напряжения – высокий и низкий, а также некий порог после которого данный уровень напряжения принято считать высоким или низким. Скажем все, что ниже 0.7 вольт считаем за низкий уровень, т.е. 0, все что выше 2.4 вольт высоким, т.е. единица. Между 0.7 и 2.4 вольта, когда не ясно какой уровень, это состояние совершенно неопределенное его нельзя оценивать как входную величину, иначе на выходе системы в таком случае будет непредсказуемый результат.
Сопротивление входов очень высокое, практически можно считать его бесконечным.

Основы цифровой схемотехники
Во избежания путаницы смыслов, в терминологии ключей и транзисторов принято следующее соглашение. Ключ считается открытым или закрытым для протекания тока, как кран на трубе. С точки зрения же механического исполнения он может быть замкнут или разомкнут. Так что открыт = замкнут, закрыт = разомкнут. И не следует путать с англоязычной нотацией, где Open = открыт если речь идет о транзисторе или электронном ключе и Open = разомкнут если речь идет о механическом рубильнике. Там Open-Close следует рассматривать в общем контексте текущего случая. Велик и могуч русский язык! =)

Выход в микросхеме бывает разных типов. Различают push-pull и open drain (в нашей литературе его называют Открытым Коллектором или ОК). Отличие заключается в способе выдачи сигнала на выход. В Push-Pull выходе когда нужен низкий уровень, то выход тупо и беспрекословно замыкается на землю, имеющую нулевой потенциал, а когда высокий, то на напряжение питания.
В открытом коллекторе все несколько иначе. Когда нам надо получить низкий уровень, то мы сажаем ногу на землю, а вот высокий уровень получается подтягивающим резистором (pullup), который, в отсутствии посадки на землю и большого сопротивления висящей на выходе нагрузке, заводит на ногу высокий потенциал. Тут можешь вспомнить закон Ома и посчитать какое будет напряжение выхода на открытом коллекторе если подтягивающий резистор обычно порядка 1КилоОм, а сопротивление входа больше 1МегаОм. Тип выхода определяется из документации на микросхему, некоторые микрухи имеют программируемый выход, например, все контроллеры AVR. Исходя из этого становится понятен смысл регистров Port и DDR в контроллере AVR – они определяют тип выхода Open Drain+PullUp, Push-Pull или просто Open Drain.

О микросхемах дискретной логики И, ИЛИ, НЕ я рассказывать не буду, каждую описать, так это справочник не на одну сотню страниц будет. Да и постепенно они уходят в прошлое, вытесняемые контроллерами и программируемыми матрицами. Скажу лишь главное – работают они по жесткой таблице истинности, которую можно найти в соответствующем datasheet.

Аналог рулит!
Цифра может и правит миром, но я вот последнее время люблю аналоговую технику. Ряд задач автоматики и регулирования на аналоговых цепях сделать в разы проще, чем на микроконтроллере или цифровой логике. Основное отличие от цифровых микрух в том, что тут нет четких состояний, а вход и выход могут изменяться плавно от минус питания до плюс питания. Основой аналоговой схемотехники является операционный усилитель.
Адская вещь, скажу тебе. Содержит выход и два входа. Один вход прямой, другой инверсный. Внутри напряжения по этим двум входам математически складываются (с учетом знака входа), а результат умножается на коэффициент усиления и выдается на выход. Коэффициент усиления этого девайса в идеальном случае достигает бесконечности, а в реальном близок к сотням тысяч. В чем это выражается? А в том, что подаешь ты на вход скажем 1 милливольт, а выход сразу же зашкаливает под максимум – выдавая сразу напряжение питания. Как же тогда работать, если его зашкаливает от малейшего сигнала? А просто. Ну во первых зависит от задачи. Например если нам нужно сравнивать два сигнала, то один мы подаем на отрицательный вход, а другой на положительный. В данном случае выход нам покажет либо минимум напряжения, либо максимум, в зависимости от того больше сигнал на отрицательном входе или на положительном. Такой режим работы операционного усилителя называется компаратором. Я его применил недавно, чтобы отследить просадку напряжения питания на устройстве. Смотри на схему, видишь на минус у меня идет опорное напряжение со стабилитрона. Оно всегда равно 3.3 вольта – за этим следит стабилитрон. А вот на второй вход идет напряжение с делителя – оно зависит от общего напряжения питания. В нормальном режиме, когда на входе 12 вольт, то с делителя идет порядка 4 вольт, это выше чем 3.3 опорного и с компаратора выходит +5 вольт (максимум питающего). При просадке напруги ниже определенного порога с делителя начинает выходить уже менее 3.3 вольт и компаратор резко перекидывается в противоположное положение – 0 вольт (минимум питающего). Этот переход отслеживает микроконтроллер и дает сигнал тревоги.

Испльзование операционных усилителей
Испльзование операционных усилителей

Если от операционного усилителя надо получить усиление, то нужно как то обуздать его бешеный коэффициент. Для этого ему добавляют отрицательную обратную связь. Т.е. берут и с выхода подают сигнал на отрицательный вход, подмешивая его к основному входному сигналу. В итоге, выходной сигнал вычитается из входного. А коэффициент усиления становится равным отношению резисторов на входе и выходе (смотри схему).

Но это далеко не все фишки которые умеет делать операционный усилитель. Если в обратную связь сунуть конденсатор, то получим интегратор, выдающий на выходе интеграл от функции входного сигнала. А если скомбинировать конденсатор с резистором, да индуктивность на вход… В общем, тут можно книгу писать, а занимается этими занятными процессами отдельная наука – автоматическое управление. Кстати, именно на операционных усилителях сделаны аналоговые компьютеры, считающие дифференциальные уравнения с такой скоростью, что все цифровые компы нервно курят в уголке.

Полная версия статьи была опубликована в журнале «Хакер»

120 thoughts on “Основы на пальцах. Часть 4”

  1. Спасибо за статью.
    Не понятен один момент, в чем плюсы и минусы применения Open Drain и PullUp входов? При использовании микросхемы это надо как-то учитывать?

    1. Пуш-Пулл это выход и только выход. Если ты уж поднял ногу наверх, то попытка опустить ее вниз силой (другим пуш пуллом на противоположном конце линии) приведет к выгоранию одной или другой микросхемы.

      Пулап работает на вход и на выход. Т.е. если мы подняли ногу на пулапе. то она имеет зависимое положение (вверху), но извне ее можно придавить и вниз (на этом принципе работает вход в контроллерах атмега).

      ТАкже на пулапе можно делать так называемое монтажное И

      Когда на одну общую линию тупо вешаются несколько выходов типа пулап. В результате в линии будет 1 только тогда, когда ВСЕ выходы подняты вверх. Если хоть одна из линий в этот момент прижмется к земле, то ее сильная земля перетянет вниз все пулапы и линия будет в 0.

      НА пушш-пулле такого финта сделать нельзя по понятной причине, подьем вверх там жесткий, а значит если хоть одна просядет, то либо она сгорит, либо сгорит вывод держащий линию на верху.

    2. А разница между опен драйн и пулап лишь в том, что опен драйн это мощный выход, способный тащить вниз мощную нагрузку (порой до 500мА), кроме того на опен драйне можно делать подтяжку любой силы внешним резистором.

      Встроенный же пулап он весьма слабый. Т.к. в корпус микросхемы мощные резисторы просто не влезут. Ну и ток нижнего ключа редко превышает 50-100мА, его обычно проектируют с расчетом на то, что он будет задавливать слабую подтяжку.

      1. Добавлю, Что мощная подтяжка нужна там, где линия имеет большую емкость, а значит напряжение в линии меняется (вверх вниз) медленней, что резко сказывается на скорости передачи данных. Поэтому тут ставят мощную подтяжку, чтобы приложить большую энергию, чтобы линия быстрей меняла положение. Есть даже специальные шинные буфферизаторы, с могучим опен драйном.

        1. Посадить вывод на землю. Так, чтобы на нем напряжение было 0. При этом через подтягивающий резистор на землю будет идти небольшой ток.

      2. Нельзя ли поподробнее про режим с открытым коллектором? Почему он способен тащить мощную нагрузку? что под этим вы имели ввиду?
        А на pull-up разве нельзя сделать внешнюю подтяжку? Что нам мешает встроенный pull-up запараллелить внешним pull-up-ом?
        Что значит резисторы должны быть мощные? Номинал же их должен быть как можно меньше? или это не то?
        И почему напруга в режиме pull-up просядет от высокоомной нагрузке? Ведь если рассмотреть делитель, то вроде как наоборот должно быть? Нагрузка же в итоге подклчена как бы одной стороной к выводу а другой к земле?

        1. Структура у него такая обычно. Силовой транзистор стоит, способный без разрушения провести через себя большой ток.

          Можно, так иногда делают если внутренняя подтяжка слабей чем требуется.

          То и значит, резистор с малым сопротивлением гонит через себя больший ток, сильней греется, должен быть расчитан на большую мощность. Что в токопленочных цепях черевато.

          Где я говорил про высокоомную нагрузку и просадку? Не могу найти.

          1. «В открытом коллекторе все несколько иначе. Когда нам надо получить низкий уровень, то мы сажаем ногу на землю, а вот высокий уровень получается подтягивающим резистором (pullup), который, в отсутствии посадки на землю и большого сопротивления висящей на выходе нагрузке, заводит на ногу высокий потенциал.»

      3. Ещё одна плюшка ОК — можно управлять высоковольтной нагрузкой. Например, логика 5-вольтовая, а нагрузка 12-вольтовая (мощное реле и т.п.). В случае с ОК просто берём и подключаем нагрузку с 12-вольтовым блоком питания. Т.к. открытый коллектор не связан с другими цепями внутри микросхемы (потому и открытый), она не сгорит.

  2. Я считал что третье состояние (т.е. Z-состояние по-буржуински) это «неподключенное» состояние, когда вывод не имеет потенциала и не оказывает влияние на шину, а состояние между нулем и единицей это неопределенное состояние, хотя потенциал и имеется.

    1. Не путай стандартный Hi-Z и неопределенный, внештатный, режим.

      В режиме Z да, все верно, вывод словно никуда не подключен и не мешает шине.

      1. Да я то не путаю :-). Просто у тебя написано, цитирую: «что ниже 0.7 вольт считаем за низкий уровень, т.е. 0, все что выше 2.4 вольт высоким, т.е. единица. Между 0.7 и 2.4 вольта, когда не ясно какой уровень, ___это__третье___ состояние, совершенно неопределенное».
        Так вот, в русскоязычной литературе термин «третье состояние» именует собой высокоимпедансное состояние (высокоомное, Z, Hi-Z, float), у которого нет потенциала а сопротивление стремится к бесконечности. Так что у новичков, почитавших разные источники, могут возникнуть нестыковочки в терминологии.
        Ну я просто зануда, да?

        1. Ладно, исключу из моей формулировки слово «третье» тогда не будет непонятки. Просто неопределенное состояние :)

  3. По поводу напряжения на выходе так оно там и будет примерно 5 В если нагрузка будет значиительно меньше 1КОма … или я не прав?

    1. Нет если сопротивление нагрузки меньше подтяга, то напруга сильно просядет. Если сопротивление нагрузки равно подтягу, то на выходе будет половина питания.

      1. А если у нагрузки сопротивление в 10 раз больше, то и напряжения на нем получится в 10 раз больше. Делитель напряжения?

        1. Но тут надо быть осторожным. Не зная внутреннюю структуру нагрузки нельзя категорично утверждать что там статичное сопротивление. Там может быть ОЧЕНЬ нелинейная характеристика.

  4. Тут можешь вспомнить закон Ома и посчитать какое будет напряжение выхода на открытом коллекторе если подтягивающий резистор обычно порядка 1КилоОм, а сопротивление входа больше 1МегаОм. вот о чем

  5. Посоветуйте, пожалуйста, книгу по ОУ, видам ООС, и расчетам схем с их участием!
    Очень требуется =) Спасибо за любые ссылки(кроме «иди на гугл»).

    1. Хоровиц Хилл Искусство схемотехники.
      И. Достал. Операционные усилители

      это те что вспомнил на память :)

  6. Здравствуй, уважаемый DI HALT!

    Искреннее СПАСИБО тебе за Великолепный Проект. Я вот закончил ин.яз пединститута и даже АСУ (больше ради корок, знаний — только самые азы), а электроника меня всегда привлекала, хочу приобщиться к этому великому искусству, но не к кому обратиться, а самостоятельные попытки расшибаются о камни непонимания, уже думаю в радиокружок чтоль записаться?!
    Все дидактические теории (чему и как и каким образом учить) по сравнению с твоей методикой, как ты говоришь, нервно покуривают в уголке!

    Позволь попытаться задать несколько вопросов, может и в конфе кто подскажет:

    раздел: Основы на пальцах. Часть 4

    Смотри на схему, видишь на минус у меня идет опорное напряжение со стабилитрона.
    Не понятно, каким путём течёт ток, и опять же не могу уловить выражение как «напряжение идёт» — это в смысле подводится потенциал со стабилитрона? Вот как я представляю: ток идёт от самого «верхнего» потенциала Uпит – минуя R2 – а потом сплитится на 2 потока: часть «ограничиваясь», уходит через D1 на землю, а часть на минус ОУ. В связи с этим не могу въехать в выражение «напряжение идёт со стабилитрона». Но нутром чую, я где-то неправ.

    Оно всегда равно 3.3 вольта – за этим следит стабилитрон. А вообще стабилитрон он ограничивает ток, ограничивая тем самым напряжение, так?
    А вот на второй вход идет напряжение с делителя – оно зависит от общего напряжения питания. В нормальном режиме, когда на входе 12 вольт, (Uпит=12В?) то с делителя идет порядка 4 вольт,
    (означает ли это, что R4 больше R3, т.е. на R4 падает порядка 8В?)

    это выше чем 3.3 опорного и с компаратора выходит +5 вольт (максимум питающего). А как получаются/откуда берутся эти именно +5В??

    С уважением и пожеланием удачи проекту.

    1. Напряжение = разность потенциалов. Потенциал — потенциальная энергия заряда. Грубо говоря, чем больше заряд, тем выше потенциал, тем выше энергия.

      Стабилитрон подобен клапану ограничительному. Когда заряд большй, его потенциальная энергия велика, а уравновешивающего потенциала с другой стороны стабилитора нету (там ноль, точка нулевого потенциала) то заряд прорывает PN переход стабилитрона (как срыв клапана) и уходит на ноль, при этом потенциальная энергия заряда на катоде уменьшается (т.к. часть зарядов просочилась на 0), а разность потенциалов (напряжение) становится равным предельному значнию при котором заряд может прорвать переход. Зависит этот уровень от того, на какое напряжение рассчитан стабилитрон.

      Резистор же перед стабилитроном нужен, чтобы ограничить ток. Не дать заряду слишком быстро перетекать через стабилитрон, дабы тот не склеил ласты от перегрева.

      Если рассматривать пути тока, то можешь считать, что через ОУ ток не идет вообще — в идеальном ОУ сопротивление входа — бесконечность. Т.к. это эдакий идеальный вольтметр. Напряжение чует, но на него не влияет своим сопротивлением. В реальности оно не так, конечно же. Но в данном случае можно смело пренебречь сопротивлением входа ОУ — считаем его бесконечным.

      Получается, что ток идет только через резистор и стабилитрон. Но когда стабилитрон открывается, то падение напряжения на нем всегда равно его номиналу. Вне зависимости от входного напряжения.

      Откуда берутся +5 вольт с выхода компаратора? Читай внимательно, там же сказано, ты даже проциритровал — Максимум питающего. Будет питающее напряжение компаратора 12 вольт — на выходе будет 12 вольт.

  7. DI, здравствуй, уважаемый!
    М-да, однако мне и вправду надо быть нехило внимательней!
    раздел: Основы на пальцах. Часть 4, рис.1 схема2=ОУ в качестве компаратора,
    Что-то припоминаю из вузовского: сопротивление идеального ОУ на входе = бесконечность, а на вых. стремится к 0 – так? Теперь совершенно понятно, что в точке, где катод стабилитрона, никакого деления тока нет: всё идёт на землю, а минус ОУ – эт как бы сенсор – чухает потенциал-напругу и усё, а в себя заряд не впускает – так?
    Оно всегда равно 3.3 вольта – за этим следит стабилитрон. А вообще стабилитрон он ограничивает ток, ограничивая тем самым напряжение, так? – НЕверно,
    теперь я вижу это так: стабил – это клапан (да уж, и это ты уже разжёвывал:), который фактически, в данной схеме в нормальном рабочем режиме открыт всегда, в то время как резюк ограничивает скорость (ну или кол-во зарядов в единицу времени) выхлопа через клапан, правильно теперь?
    А про то, откуда берутся +5 вольт с выхода компаратора? Слушай, дык питание ОУ (+5В) и напряжение на входе 12 вольт – это ваще разные темы, ну т.е. они…как сказать-то?.. никак формулой не связаны – ну т.е. совершенно разные напруги? Понимаешь, просто я-то смотрю на схему и не вижу-не понимаю, и думаю, но как же это 12В в 5В на выхлопе трансформировалось-то? – а ведь ОУ- это… щас типа сумничаю…активный компонент, просто на схеме цепь его питания не обозначена, так?
    Т.е. выход ОУ-это функция не напруг на его входах, а напруги его питания, так что ли получается? – Мля, хоть бы так, тогда вроде бы попонятнее было бы!
    Я про это щас случайно подумал: мне наш компьютерщик-системщик делал твик из СD-проигрывателя – CD-выигрыватель:) заменой оперов в выходных каскадах на толковые AD-шки 826 и «бурые» OPA 2132,кажись. Ну вот я и помню – у них же не 3 вывода-электрода, а поболе будет:).
    Зачем я так подробно здесь всё? А и сам не знаю – мож как-то для статистических-исследовательских целей алгоритм моих безграмотных воспалённых мыслей и сгодится:.
    Ты ведь так великолепно описал мысли программера – понял я немного, но какой могучий источник эстетического удовольствия от прочтения:))
    Отдельное БОЛЬШОЕ тебе, DI, спасибо за потраченное время, эээ…нет, использованное тобою на моё просвещение! (Ну вот, наконец-то подпись под рис. «незамысловатым образом» и ко мне немножко теперь относится, первоначально я бы так, к сожалению, не сказал — как издёвка была!) Эх, а ведь эт только азы, какой же я дремучий!!!
    С уважением…

    1. » чухает потенциал-напругу и усё, а в себя заряд не впускает – так?»
      Да, если очень упрощенно все описывать и идеализировать. На деле конечно же влияние ОУ есть.

      «.. никак формулой не связаны – ну т.е. совершенно разные напруги? »

      Во первых те 12 вольт которые мы щупаем на вход ОУ приходят уже не 12, а 3.3 (вегда) со стабилитрона и около 3.3(в зависимости от того насколько у нас там «12» вольт) с резистивного делителя. Так что на входе сравниваются напряжения меньше чем напряжение питания ОУ (это обязательное условие, иначе ОУ дуба даст или будет гнать).

      Опять читай же внимательно:
      «Один вход прямой, другой инверсный. Внутри напряжения по этим двум входам математически складываются (с учетом знака входа), а результат умножается на коэффициент усиления и выдается на выход.»

      Когда результат равен от минуса до плюса питания эта формула справедлива, но вот если результат математически выше напряжения питания, то на выходе тупо максимально возможное напряжение — напряжение питания. Т.к. выше усилку взять неоткуда. Равно как и вниз, если используется двуполярное питалово (+5, 0, -5).

      Коээфициент усиления, если его не ограничивать искусствено обратной связью (зырь соседню картинку), ОХУ.. Очень большой. Скажем 100000. Вот и выходит что у нас например (3.3-2.7)*100000 = 60000
      Шестьдесят штук это гораааздо больше чем напряжение питания, поэтому нашему усилку ничего не остается делать как выдать все на что он способен — 5 вольт.

      В обратном случае (2.7-3.3)*100000 = -60000, так что усилок выдаст либо минус 5 вольт (если питание -5,0,+5) либо, если питание однополярное (0,+5) выдаст минимум возможного напряжения — то есть 0.

  8. спасибо DI,
    со стабилитроном разобрался!

    по поводу компаратора, прости, я неверно выразился:
    то что на + входе ОУ мы щупаем уже не 12В —
    это я сразу понял.
    Моя ошибка в том, что я воспринимал ОУ
    как бы в отрыве, изолированно от его собственного
    напряж.питания +5В (цепь питания ОУ на схеме-то не обозначена —
    вот её для меня тупо и нет:) — в смысле вааще нет!
    но для схемы это как я понимаю по сути —
    и не нужно=не принципиально=некритично).
    В результате, у меня понятия напряжение питания (12В отслеживаемое, т.е. твоего устройства)
    и питающее напряжение (т.е.ОУ) просто смешались в кучу, стали одним и тем же
    т.е. я котлет с мухами нахавался.
    Я не мог уяснить, каким образом блин так хитро вычитаются опорные 3.3 из делителя и
    потом множатся на Кус, что на выхлопе мы имеем +5В. [т.е. само число
    5 — модуль=значение как получается, откуда берётся?]
    Вот теперь кажись допёрло наконец!

    Стыдно за свою безграмотность,
    спору нет, но разобраться край как надо!

    М-да, вот вроде
    электроника — это россыпь практических применений нескольких
    элементарных законов (грубо перефразируя легендарных Хоровица-Хилла):
    Казалось бы: разберись в законах — и как попрёт!

    На деле же всё иначе: законы не такие уж элементарные, и чтобы понять истину,
    зачастую приходится принимать разные условности и упрощения, отходя дальше от истинного положения вещей!
    Большое видится на расстоянии?:)

    1. теперь я запутался. насколько я понимаю, по линии идущей на стабилитрон напряжение с 12 вольт падает до 3,3. то есть, до узла со стабилитроном, шло 12 В , после стабилитрон посмотрел и решил что я пропущу через себя часть и пущу дальше направо ( по схеме) 3,3 вольта? а каким образом получаеться 3,3 ? это пробивное напряжение стабилитрона? или он пропускает через себя 8,7 вольт и не каплей больше?

  9. DI HALT , а планируется расширенная статья про аналоговую технику? Как раз собрался сделать девайс один, но не могу найти инфы по расчёту схем на операционном усилителе (на доступном для новичка языке:).

    ЗЫ. Спасибо за отличный сайт.

    1. Планируется, просто на все не хватает времени. Про ОУ была классная статья на вики. Можешь там поискать.

    2. есть отличная книга «Применения операционных усилителей и линейных ИС(Фолкенберри)(1985)» там автор доступным и понятным языком рассказывает про построение различных устройств на ОУ.если надо — могу скинуть.

  10. Блин,до этого кучу литературы перечитал-мало чего понимал,а тут все четко и ясно.Спасибо большое за сайт.И у меня вопрос-как вообще выясняют,что вышла из строя та или иная микросхема?

    1. 1) Визуально. Наличие трещин, потеков, следов нагрева. Наличие вокруг микросхемы потемнения текстолита или лака.
      2) Термально. Кратко включаешь девайс и начинаешь щупать микрухи подряд. Какая резко греется та точно под подозрением. Впрочем, нагрев может быть лишь следствием, а причина в другом месте.
      3) Прозвонкой. Т.е. берем и замеряем сопротивления. Если где то КЗ, а по документации не должно быть — то точно что то тут не так. Но надо учитывать сопротивление обвязки вокруг. МОжет быть микруха не виновата. Ну и по поведению микрухи. Если на выходе явно должна быть 1, а там 0 или не пойми что, то определенно что то тут не так.

      1. Если м/с впаяна в схему, на ногах совсем не обязательно 0 или 1, там м.б. постоянно меняющийся сигнал. Тут тестер не поможет. А вот осциллограф — может помочь. Например, «полочка», чётко прослеживаемая между уровнями 0 и 1 говорит, что скорее всего где-то замыкание (внутри м/с или в окружающих цепях). А если уровень сигнала слабый (меньше 2-3 вольт для 5-вольтовой логики), возможно, где-то «подкорачивает» на землю.

  11. Спасибо.Теперь ясно.По поводу документации-это что,я когда покупаю какую-нибудь микросхему,то на нее идет типа паспорта что-ли с указанием где должен быть «0» а где «1»?

  12. Извини.но все таки еще один вопрос.а как этот ОУ работает.если вот как на схеме нарисовано, на + входе 0й потенциал.0ь всегда же будет меньше.и тогда на выходе будет опять же минимум напряжения тоесть 0?

    1. Минимум напряжения тут будет отрицательным. Т.к. это инверсное включение. А у ОУ питание обычно двуполярное. Т.е. + 0 —

      Либо делают виртуальный ноль, равный половине питания (ну или еще в какой пропорции, от задачи зависит) Т.е. при пяти вольтах это 2.5 вольт. Тогда + вешают на него и получают на выходе напряжение 2.5-Uвых

  13. а если к + входу вообще ничего не подсоединять?это будет одно и тоже что к 0ю подсоединить.будет он вообще как то работать?

  14. Здравствуйте, умные люди. Я, как человек абсолютно не шарящий в программировании МК, хочу попросить у вас помощи: у меня есть задача — создать экземпляр школьного звонка, основаный на МК, т.е. мне нужно создать программу, которая по расписанию будет давать звонок.Звук звонка тоже видимо должен быть записан на микросхеме, но я не знаю возможно ли это. Тут мои познания оканчиваются( Прошу помочь с выбором МК, сопутствующих элементов и всего остального что нужно. Буду ждать здесь или в ICQ 421711302.

    1. То есть ты хочешь чтобы тебе что то создали, но сам ты не знаешь вообще ничего? Хы. Наивный. Ответить тебе смогут только на конкретные вопросы, а за тебя твою работу никто делать не будет.

      1. Я хочу знать хотя бы с чего начать. Например какой мк мне нужно использовать и как я могу записать на него звук.

        1. Например, AVR. Atmega8, возможно придется вешать дополнительную память. Если проект сугубо учебно-теоретический, то есть собирать ничего не надо, то можешь поискать схему музыкального звонка на AT89C51.
          Звук звонка в память заливать, ИМХО, нецелесообразно — придется усилитель городить и разводить его по всей школе. Куда эффективней будет сделать простой релейный выход. На этот выход вешается обычная школьная звонковая сеть и все, автоматика готова.

          1. собирать всё таки надо. И задача заключается в том, что бы заменить электро-механические звонки по всему зданию на громкоговорители, возможно с простеньким усилителем типа КРЕНки на каждом. Потому и нужно записать звук в само устройство, откуда он по расписанию подаётся на громкоговорители.

            1. Тогда проще на AVR сделать. Или на PIC, к чему больше душа лежит. Готового кода очень много. Не так давно видел код проигрывания звука. Также можно прицепить к нему микросхему часов реального времени, например PCF8583

                1. ya.ru
                  Ищи лучше. На форумах пошарься, там такого навалом.

                  Схема вроде работоспособна, только больно уж архаичная. Жесткий автомат на ПЗУ.

                  1. Понятно. А тогда такой вопрос: лучше будет установить 1 усилитель на плате или предусмотреть усилители для каждого громкоговорителя отдельно? И нужны ли ещё какие-то вспомогательные элементы кроме AVR и PCF8583 для их коммутации или регулировки?

                    1. Однозначно надо будет и там и там. Хотя… может хватить какого нибудь могучего усилка на лампах, чтобы прокачать всю школу махом :)

                      Конечно много чего еще потребуется. Как минимум блок питания, R-2R цап или интегрирующая цепочка для ШИМ. Еще потребуется батарейка для PCF и диоды для ее сопряжения со схемой. Про PCF я скоро напишу. Через полторы недели наверное.

                    2. Ну думаю с усилками проблем не будет, всё таки в кинотехникуме учусь — что то из старенького железа подберу :) А вот по поводу управления всем этим чудом: AVR имеет какие-то способы управления, или управляющую цепь собирать отдельно? Я имею ввиду внешнее управление, такое как запуск цикла, ручная подача сигнала и т.д.

                    3. Там все пргораммно задается. То есть пишешь программу на си или на ассемблере. После чего все это дело работает, анализирует входные и выходные сигналы и действует согласно программы.

                    4. Понятно, спасибо большое за доходчивое пояснение, хорошо что есть ещё добрые люди на свете ;)Я незнаю, что бы я без вас делал.

                      P.S. DI HALT, у вас отличный сайт, есть много чего интересного, мне понравился)

  15. Электроника всегда была для меня наукой не то, чтобы за 7-ю печатями, но какая-то потусторонняя, возможно книжки не те читал. А здесь практически все вещи объясняются.
    Кое-что прочитав, я загорелся, наверное, как всякий начинающий, бредовыми идеями.
    Одна из них сделать USB-интерфейс для своего DVD-recodera. То есть в свое время купил пишущий DVD даже с жестким диском. Но вот буквально 3 месяца спустя захожу в магазин, а там точно такая же модель, только добавлен USB-порт. Обидно мне стало, ну, я и загорелся. Если идея действительно бредовая, то можете вы в тему «Начинающим» добавить статью про USB?

    1. Добавить что то в уже готовое фабричное устройство это почти нереально. Редкое исключение если производитель намеряно «забыл» это распаять/добавить,но посадочные места есть. Тогда можно добавить и прошить новую версию прошивки (если девайс позволяет).

      1. Спасибо за просвещение, но, жаль конечно.
        Залез в recoder, но ничего нераспаянного пока не нашел.

  16. Здравствуй хозяин нулей и единиц, а также всех аббревиатур законов Ома.
    Два дня назад наткнулся на Ваш сайт. Сразу понял, что в училище (хотя это был не основной предмет) нам ни хрена не преподавли. А по роду деятельности приходится сталкиваться с этими детальками. Взахлеб прочитал все четыре урока «Основы на пальцах», со всеми комментариями (кстати тоже очень полезные). А вот дальше впал в ступор: по какому критерию продолжать дальнейшее обучение? После третьего урока была ссылка на четвертый. А после четвертого нет ничего. Так как ориентироваться: по дате выложенного материала, или есть содержание по учебному курсу. Ответьте пожалуйста, буду очень ждать. Главное, действительно, появилось желание познать тайны электроники. И еще вопрос: в конце четвертого урока есть приписочка «Полная версия статьи была опубликована в журнале “Хакер”». Это значит что у Вас здесь не полностью информация выложена?
    Спасибо.

    1. Читай раздел для Начинающих. Но предупреждаю, статьи там в рандомном порядке. Т.к. я пишу что в голову взбредет, не выдерживая четкой структуры (потом правда иногда сортирую когда с главной страницы уйдет). Также залезь в раздел книг и скачай книгу Свореня «Электроника Шаг за Шагом» и книгу Борисова «Юный Радиолюбитель». Очень хорошие книжки.

      Инфа тут полностью. Четыре раздельных урока = одной большой статье что была выложена в журнале Хакер. А приписка чтобы Геймленд на меня не бухтел.

  17. Здравствуй, уважаемый Ди Халт! Вопрос у меня несколько странный: не поздно ли в 20 лет начать заняться этим шаманством? Желание разбираться в электронике у меня была с детства, просто жил в глубинке и ничего подходящего для обучения найти не смог. Щас случайно наткнулся на твой сайт и вспомнил о мечте детства.

  18. ))Я оч рад)
    Да, и ещё вопрос: какой паяльник купить? почитал тут разных мнений, и надумал приобрести на 25Ватт ,фирмы Velleman. Как по-твоему?

  19. так мощность не имеет значения (в смысле сразу взять по мощнее)? а сам какой посоветуешь? в разумном диапазоне цен, разумеется)))
    З.Ы. Да, и видел тут российского производства, написано было ПП80.

    1. Если температура регулируется то чем мощней тем лучше. Запас карман не тянет, а перегрева все равно не будет.

      Для нерегулируемого 25 ватт в самый раз.

  20. Про аналоговые компы занятно,впичатлило..Интересно а кто нить пытался с их помошью брутфорс осуществить?

  21. Уважаемый DI HALT! Смоделировал в протеус ОУ с отриц. обратной связью (как на рисунке слево). R1 = 500 ом, Rос = 1К. Питание ОУ = 12V, входное напряжение = 5V. Считаем по формуле: К = 1000/500 = 2; 5*2 = 10V — должно быть на выходе ОУ! А протеус кажет +0,15V
    На выход ОУ повесил резистор 1М, вторым концом на землю, на нем и мерию напругу.
    Может это я чет не дотумкал… В чем причина. Так вроде все верно!
    ОУ LM324

      1. Уф… разобрался, чутка ошибся при моделировании схемы.
        Так же не учел, что на рисунке изображен ИНВЕРТИРУЮЩИЙ усилитель и в формуле расчета выходного напряжения, входное берется со знаком — (минус!), поэтому, если на выходе нужно получить положительное напряжение, на вход нужно подавать отрицательное. Если же на вход подать положительное напряжение, то на выходе всегда будет ноль, т.к. питание однополярное!
        Поправьте, если я ошибаюсь, но вроде все верно.
        С уважением, Дмитрий

  22. Всем привет!!)) Прочитал тут одну статью про гитарные звукосниматели http://guitar.ru/articles/pickup/sound-pickup_318.html там в конце статьи есть схема гитарного предусилителя встраиваемого на 2-х ОУ один ОУ диференциальный другой это типо режекторный фильтр с регулируемой резонансной частотой (регулируется логорифмическим потенциометром) и добротностью (регулируется потенциометром)
    Есть формулы для частоты и добротность, но видимо автор забыл в формуле добротности указать её зависимость от сопротивления потенциометра, а мне чего то не сообразить, помогите с формулой))

  23. DI, а можно на одной плате к двум МК подключить один кварц? Тогда два МК будут синхронно работать? Какие подводные камни, кварц потянет? Может кондеры другие поставить (кварц 16mhz, кондеры 22pf)? Накидал в пэинте
    [URL=http://img706.imageshack.us/i/89645579.jpg/]http://img706.imageshack.us/i/89645579.jpg/[/URL]

    1. Фигню нарисовал. Нельзя так. Не будет работать. Если хочешь синхронной работы, то сделай внешний генератор на этом кварце и заведи на каждый МК тактовую линию. Ну и фузы настроить на такты от внешнего генератора.

      1. Ага, ясно. Я так понимаю кварц должен быть как можно ближе к МК и не желательно его подключение через перемычки, джамперы и подобную хрень или ему все равно?

        1. По хорошему да. Надежней, стабильней и все такое

          Но в целом, до 16мгц вполне работает через перемычки и всякие панельки. Правда в серию я бы так делать не стал.

            1. Ну условия тоже разные. ВОт сделаешь ты некий девайс, подвесиьшь его где нибудь под крышей чердака в кробочке. Обосрут его голуби в три слоя, а оно возьми да от сырости встань. Вот и полезешь ты в это дерьмо… А для макетных целей сгодится.

              1. Раз уж ты сдесь, можешь до конца просветить ситуацию и ресетом и подтяжкой? Типичная ситуация: в нормальном режиме от Vcc через резистор на 100ком идет +5В к ресету. Также ресет подсоединен к SPI без резистора
                Я так понял:
                1. мк все-равно какой к нему идет ток, главное напряжение
                2. последовательный резистор на 100ком не сильно меняет напряжение на ресете, т.к. там сопротивление намного больше и по закону ома…
                3. если подключить к ресету через SPI ноль и подать плюс на Vcc, то… вот сдесь не очень понятно, ведь на ресет все-равно идет Vcc через резистор. После резистора получается развилка ресет-ноль, по логике напряжение должно остаться…

                1. 1. Да, мк сам сьест столько тока сколько ему надо.
                  2. Обычно ресет извне подтягивают через 10кОм получается в разы надежней чем внутренняя подтяжка. Не сбрасывается от касания рукой. Но сбрасывается от тычком отвертки в ресет :)
                  3. Если на ноль подать напрямую, то весь потенциал стечеть в ноль и на ресете будет 0. Ну будет ток через резюк течь и чо? Напряжение то определяется соотношением между резистором в 100кОм (или сколько то там) и сопротивлением контакта ресета на землю (доли ома). А поскольку доли ома и 100кОм различаются на несколько порядков, то напряжение тоже будет различаться на столько же. Т.е. на ресете будет что то совсем около нуля.

                  1. это я там и набрался, просто мне тут писать ближе)
                    вроде понял с третьим пунктом — получается как бы делитель где R1 — резюк, а R2 — сопротивление контакта. Все, осознал проблему — пробелы в соединении проводников, делитель тоже не очень понимал. Спасибо еще раз, очень помогаешь.
                    УШЕЛ НА ГУГЛ, НЕ БЕСПОКОИТЬ!

  24. Всем привет. Помогите разобраться со стабилитроном. Пытаюсь сделать опорное напряжение для компаратора. Подключаю к +5V резистор и последовательно с ним стабилитрон на 3.3V на землю. мреяю напряжение в точке между ними и землей и 3.3V там никак не получается. И напряжение это меняется при смене номинала резистора и напряжения питания. Подключаю все также как на картинке про стабилитрон. (при номинале 1 кОм гдето 3,2V, 10кОМ-3.15V). Это так и должно быть?

    1. Надо резистор где то ом на 800 поставить. Т.к. характеристика то у него не идеально прямоугольная, вот большое сопротивление и перевешивает на себя падение напряжения.

      1. Спасибо за ответ. Все равно получается какая то херня.Проблемма вот в чем. Девайсом я хочу мерять температуру -40..+120 на LM335Z и Меге8. Я беру это опорное напряжение (резистор поставил на 560 Ом, какой был), пропускаю через многооборотный потенциометр (на один конец ИОН, другой конец на землю,выход с середины).настраиваю на (273-40)*0,01=2,33V. Завожу на — компаратора (lm324n) через 1КОм.Делаю обратную связь с выхода на — через 3КОм.Цепь измерения темпереатуры(резистор на 560 Ом на +5V последовательно с lm335z на землю, также как стабилитрон. И с середины получаю напряжение) завожу на + через 1кОМ и 3 КОМ на землю. В итоге на выходе я получаю 0 В при -40С и (273+120)*0,01=3,93В-2,33В=1,6В*3=4.8В при +120С. Вроде расчеты правильные. Замеряю напряжение на выходе LM335z, и с учетом всех преобразований, на выходе компаратора появляется соответствыющее напряжение.Так вот проблемма в том, что напряжение ИОН на выходе с потенциометра изменяется при изменении температуры в пределах 0,1 В (т. е. я настраиваю например при комнатной температуре 2,33V, а потом нагреваю или охлаждаю датчик в морозилке), что приводит к большой погрешности.Как этого избежать?или чтото я не так подключаю.И еще, при комнатной температуре и настроенном ИОНе напряжение на выходе LM335 в пересчете на градусы на 3-4 градуса ниже чем на лежащем рядом советском градуснике(ну это фиг знает чему верить,градусник с прибора какогото 0..200 градусов).И вот эти резисторы, которые у меня на 560 Ом, они должны быть одинаковыми или нет?

        1. А точный ИОН на стабилитроне сделать сложно. Он же тоже подвережен температурным дрейфам. Так что тебе лучше поставить микросхему ИОНа специолизированную. Она что тот же стабилитрон, но куда точней.

  25. Привет DI HALT, спасибо за такие доходчивые статьи! У меня вот вопрос по соединениям микросхем: в Push-Pull когда подключается один уровень то другой отключается, а в Open Drain когда поключается земля то что, получается замыкание?

    1. Замыкание между чем и чем? Между землей и питанием? В Open Drain это невозможно, ведь там на питание нет ничего. Только на землю. Разве что извне, но извне и на Push Pull будет конфликт уровней.

      1. Высокий уровень идет ведь через подтягивающий резистор, там же есть плюсовое напряжение, куда оно девается когда подключается земля?

  26. Товарищи, не кидайтесь помидорами, но я никак не пойму про подтягивающий резистр :(

    без резистора подтяжки:
    у нас есть нога, работает на вход т.е. ожидает сигнала (почему у входов бесконечно высокое сопротивление?). Пришло напряжение >2.4В — единица, все понятно — появилась разность потенциалов, пошел ток от источника по ноге.

    с подтяжкой появляется как бы ответвление перед ногой на резистр, который подключен к Vcc(питанию, 5В). И вот тут непонятно как идет ток и что с напругой?
    До сигнала через ногу идет ток? И что происходит когда появляется сигнал, который мы ожидаем?

    1. У входа такая конструкция, что там стоит полевой транзинстор. У него сопротивление входа ОГРОМНО т.к. его затвор это по сути дела обкладка конденсатора. Т.е. в режиме входа через ногу практически не течет. А вот напряжение вход чувствует и отчитывается об этом в схему дальше.

      Суть подтяжки в том ,чтобы на входе ВСЕГДА был какой то положительный потенциал. Который через резистор берется с плюса. И появляется определенность. А когда мы подтянутую ногу замыкаем на землю то потенциал резко падает, а через резистор ток начинает течь в землю. Но т.к. подтяжка обычно большая (не меньше килоома), то ток невелик.

    2. Чтобы понять это представь всю конкструкцию в виде делителя напряжений.

      Верхнее плечо делителя — это подтягивающий резистор — скажем 10 кОм.

      Нижнее — сопротивление входа Скажем 10 ГОм

      Напряжение в средней точке делителя — то что мы принимаем за лог уровень. Вот и считай что там будет за напряжение согласно этому делителю.

      А замыкание подтянутого вывода на землю равносильно тому, что нижнее плечо меняется с 10ГОМ на 10ом. Как при этом изменится напряжение в средней точке?

      1. То есть положительный потенциал нужен для того, чтоб затвор был «прижат» и закрывал канал между истоком и стоком?

        а с делителем так Uподтяжки/Rподтяжки=Uвхода/Rвхода
        и при изменении сопротивления входа, оно же сопротивление нижнего плеча, напруга на входе вырастет в (отношение сопротивлений) раз, так ведь?

        А » А когда мы подтянутую ногу замыкаем на землю…» означает момент, когда срабатывает то, что мы слушаем ногой?

        1. Цель подтяжки, чтобы вход не болтался туда сюда под действием наводок. Иначе у тебя будет ложные срабатывания постоянно.

          При увеличении сопротивления нижнего плеча — напруга на входе растет. При уменьшении снижается. Просто там же сопротивление меняется на несколько порядков сразу же. От того и резкий такой переход.

          Да.

  27. «Основное отличие от цифровых микрух в том, что тут нет четких состояний, а вход и выход могут изменяться плавно от минус питания до плюс питания.»

    Есть, напряжение изменяется ступенчато. Квантовая физика рулит! :)

  28. Доброго дня суток DI HALT!Я вот что хотел спросить,извините за идиотский вопрос,по падению напряжения стабилизаторы напряжения имеют примерно 2Вольта,но вот на диодном мосту как подсчитывать чтобы транс подобрать и т.д.Дело в том что на диодном мосту диод(один) например серий 1N4001…4007 имеет падение напряжения примерно 1.1 вольта.И как известно что стандартный млст имеет 4 диода,так вот как рассчитывать падение напряжнния по мосту.Суммарно складывать 2 падения напряжения на двух диодах,так как за полупериод работают только два из четырёх по пропусканию, или как?Подскажите…

    1. Да, учитываем падения напряжения на всех диодах через которые идет ток за полупериод. На мосту их два.

  29. Блин. Я пока не перерисовал схему в «канализационный тип» никак не мог простых принципов цифровых контроллеров. Неужели так и буду вечно представлять текущее говно в цепях микросхем.

  30. Спасибо за информацию, очень познавательно, хотя многое всё ещё непонятно, но мне кажется это уже я туплю.
    Вопрос не по теме, а скорее общий по специфике электроники, как сейчас в этой сфере с востребованностью специалистов, средней руки например, есть спрос, перспективная область, можно деньги зарабатывать?
    В меня просто, вот это всё ну, очень тяжело входит, думаю стоит ли оно того вообще.
    Поначалу вроде и нравилось когда ничего не понимал особо, сейчас чем дальше, тем вообще тёмный лес.((

    1. Если ты профи, то будешь востребован в любой области. Даже если это область модельной стрижки хомячков.

      1. Спасибо за ответ!
        Про профи это понятно, мне до профи ещё учиться и учиться, а как с теми кто только встал на путь профи? Они нужны кому нибудь не за копейки?
        Я уже давно как не студент просто, и семья у меня кушать хочет сейчас, а не через несколько n- лет.

        1. Не боги горшки обжигают. Учись, хуле. Разберись в чем нибудь очень небольшом, но очень хорошо и делай. Причем качественно. Т.к. рукожопов полно, а тех кто делает хорошо мало. Ну и пиар, пиар пиар. Без этого никуда. Канал хотя бы на ютубе заведи или группку в контакте, где будет выкладываться то, что ты делаешь, С подробностями, с тонкостями. Не бойся конкурентов. Пока они спирают твою текущую идею ты уже ее улучшишь и разовьешь. Да и нет их особо.

          1. Про что то небольшое это спорный вопрос, может лучше как бы универсалом быть, всего понемногу уметь, я блогером не планирую становиться, хочу более менее руку набить и уже в конторе какой нибудь и развиваться по необходимости в нужном направлении, а сейчас сложно представить что мне больше всего прям пригодиться.
            Вот у вас много чего хорошо получается, не видно узкой специализации на чем нибудь одном и аудитория у вас поэтому большая и знания многим востребованы.

            1. Универсалов сейчас полно. В любой области. Уровень у всех одинаково низкий и платят им по рынку. А профи мало. Вон CS занимается ТОЛЬКО сборкой щитов (а раньше был универсалом по всей электрике). Так он цены на щиты выкатывает столько, во сколько у меня весь ремонт однокомнатной квартиры обошелся. И клиенты есть. Еще и выбирает из них.

              В конторе будешь работать за зарплату. Не высокую. Сам посуди, я тебе как работодатель говорю, что сотрудник который не приносит хотя бы 100% прибыли в России убыточен. Т.е. твое содержание на работе обходится работодателю в половину того, что ты зарабатываешь, это минимум (налоги, рабочее место, социалка, страховка рисков и прочее). Т.е. там где тебе платить будут, скажем, 50тысяч, в лучшем случае, ты бы заработал минимум 100. Да, клиентов надо искать, да работу на блюдечке не дадут. Стабильность и прочее — это иллюзия. Нет ее. Заболел, стал инвалидом — вот ты и не нужен никакому работодателю. Фирма сдохла — вот и нет у тебя работы. Это не стабильность. Куда лучше самому себе обеспечить тылы, пассивный доход и прочее.

              «я блогером не планирую становиться» а зря. Т.к.кроме привлечения основных клиентов попутно можно поднимать еще два три источника пассивного дохода, на всякий случай и жить с них когда заказов нет.

              У меня специализация очень узкая. Просто ты не туда смотришь :)

  31. Согласен по поводу профи, полностью, только вот я ещё не могу выбрать для себя область: электрику или всё таки электронику, да и сфера туманна, к автомобилям тянет, думаю научусь всему понемножку, а там уже и понять можно будет что лучше получается.

    По поводу работы не себя тоже согласен, у меня сейчас на работе бывают дедлайны неплохие, я настройщиком электроники новой работаю, ну премию выпишут максимум небольшую, в основном только по плечу похлопают, работая на себя по объёму работ я бы заработал в несколько раз больше. Тут дело в том что опыта мало ещё и на себя сам я много не смогу заработать, да и клиентов искать.

    Про блогером я тоже думал, только не могу пока что то стоящее предложить, а как смогу и стану профи, так нафига мне блог, зачем мне кому то что то почти бесплатно объяснять, зачем делится тем до чего я сам долго и упорно доходил. Мне уже за 30 лет все знания входят очень тяжело и непросто. А тут вот так научится и со всеми делится «за халву» что называется. Мне и на работе никто почти не подсказывает, сам читаю и узнаю, методом проб и ошибок, а потом вот так взять и со всеми делится, что то не совсем хочется.

    Спасибо большое за ответы, понимание приходит.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован.

Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha