Подборка Уголок радиоконструктора

Полезное универсальное… Программатор USBASP V2.0

   Все течет — все изменяется…  За какие-то 20-ть лет компания Майкрософт выпустила более 15 операционных систем различного типа, и на сегодняшний момент поддержка оставлена для последних версий. Но пользователи не спешат переходить на более поздние версии софта из-за отсутствия в них драйверов для старого оборудования. Одно дело поменять веб-камеру или мышку за 10-20 долларов, другое — плоттер за пару тысяч… То же самое происходит и с рабочей периферией. Многие, кто работал с микроконтроллерами фирмы Атмел, знают насколько удобны внутрисистемные программаторы. И вот тут возникают проблемы. Архитектура стандартного компьютера уже давно имеет 64-битную конфигурацию, при том что основная группа софта и периферии (кроме приложений Windows) работает по прежнему в 32-битному варианте. И возникает не одна проблема, а несколько и разных: 1 — нет драйвера на 64бита для программатора, 2 — есть драйвер — его не видит система или он не устанавливается, 3 — система увидела драйвер, но софт его не поддерживает или не распознает через него программатор и тд.

   Для тех, кто привык работать с классическими внутрисистемными программаторами, рекомендуется использовать AVRUSB версии 2.0. Приобрести в Черкассах данный девайс можно в магазине электронных компонентов «Микротех» — http://microteh.ck.ua/   Код товара — 12136, цена — 55грн.

Описание:

USBasp ISP (внутрисхемный) программатор для микроконтроллеров AVR Atmel. Программатор содержит единственную микросхему микроконтроллер Atmel ATmega8. USB интерфейс реализован программно.

 Характеристики:

  • Поддерживаемые операционные системы Linux, Mac OS и Windows (XP, Vista, Windows7, Windows8, Windows10 на 32-х и 64-битной платформе)
  • Микросхема ATmega8A AU
  • Кварц 12,000 МГц
  • Скорость программирования до 5 kBytes / сек
  • Автоматическое управление скоростью
  • Самовосстанавливающийся предохранитель с порогом 500mA для защиты USB компьютера
  • Габариты 65×20мм
  • коннектор папа 10pin с шагом 2.54мм

Поддерживаемые микроконтроллеры :
ATmega8 ATmega48 ATmega88 ATmega168 ATmega328
ATmega103 ATmega128 ATmega1280 ATmega1281 ATmega16
ATmega161 ATmega162 ATmega163 ATmega164 ATmega169
ATmega2560 ATmega2561 ATmega32 ATmega324 ATmega329
ATmega3290 ATmega64 ATmega640 ATmega644 ATmega649
ATmega6490 ATmega8515 ATmega8535

ATtiny12 ATtiny13 ATtiny15 ATtiny25 ATtiny26
ATtiny45 ATtiny85 ATtiny2313

AT90S1200 AT90S2313 AT90S2333 AT90S2343 AT90S4414
AT90S4433 AT90S4434 AT90S8515 AT90S8535
AT90CAN128
AT90PWM2 AT90PWM3

В комплекте:
Плата программатора — 1шт.
Шлейф-соединитель 0,2м — 1шт.


Разводка:

  • 1 MOSI
  • 3 NC
  • 5 /RESET
  • 7 SCK
  • 9 MISO
  • 2 +5V
  • 4,6,8,10 GND

Интерфейс программатора

Перемычки

  • JP1 — POWER Выбор напряжения на выходе 5В / 3,3В
  • JP2 — SERVICE Обновление прошивки
  • JP3 — SLOW Программирование на низких скоростях

Поддерживаемые программатором микроконтроллеры

Серии AT, ATMega, ATTiny семейства AVR

Установка драйвера для программатора под Windows

С сайта разработчика USBasp программатора Thomas Fischl скачайте usbasp-windriver драйвер для Windows. Распакуйте архив. Подключите ваш USBasp программатор через USB порт к компьютеру. Установите драйвер. В диспетчере устройств убедитесь что USBasp устройство установлено.


Драйвер можно скачать также отсюда usbasp-win-driver-x86-x64-v3.0.7. Оболочку AVR DUDEPROG 3.3 — avrdudeprog33

Кроме этого на сайте производителя указана еще одна бесплатная оболочка — eXtreme Burner — AVR  Для ее получения надо при регистрации ввести свое имя, адрес электронной почты и пообещать прорекламировать софт в соц сетях — условия вполне выполнимые. Вот так выглядит ее интерфейс:

http://extremeelectronics.co.in/images/main2.png

Кто работал с PonyProg — должен помнить подобный интерфейс.

Статья подготовлена по открытым материалам интернета

Новинки книг по радиоэлектронике

Мобильные роботы на базе Arduino

arduino_boty

Автор: Михаил Момот
Издательство: БХВ-Петербург
Серия книг: Электроника
Язык: Русский
Год издания: 2016
Количество страниц: 336

      Руководство для начинающих конструкторов написано в форме практических проектов по построению мобильных роботов. Для их реализации выбрана популярная платформа Arduino и единая базовая четырехколесная конструкция. Сложность проектов возрастает от простой, управляемой с пульта «машинки» до интеллектуального говорящего робота. Рассказано, как управлять моторами, осуществлять сборку механики и электроники, программировать основные функции и управлять роботом. Роботы смогут обходить препятствия, выбираться из запутанных лабиринтов, искать кегли и определять их цвета, ориентироваться по электронному компасу, гироскопу и даже балансировать на двух колесах. Во 2-м издании обновлены все алгоритмы, добавлены проекты гироскоп-акселеро­метр, говорящий робот, голосовое управление роботом, механическая «рука» и др. Электронный архив, находящийся на сайте издательства, содержит детали робота для печати на 3d-принтере, векторные рисунки для резки лазером, листинги, дополни­тельные библиотеки и программы. «Эту книгу я составлял как руководство для начинающих Конструкторов, людей, которым нравится конструировать. А за основу взял конструирование мобильных роботов на популярной платформе Arduino, позволяющей реализовывать как простейших, так и достаточно интеллектуальных роботов. Платформа открытая, изготавливать дополнительные модули для нее может любой человек или организация, то же относится и к программам. Представленные проекты имеют единую колесную базу, но различаются системами датчиков и программным кодом. В процессе сборки вы научитесь программировать на платформе Arduino, обращаться с электронными компонентами, усвоите принципы действия датчи-ков, при помощи которых роботы следят за внешним миром, научитесь удаленному управле-нию и сможете конструировать своих оригинальных роботов.»


Arduino для начинающих. Самый простой пошаговый самоучитель

ar1

Оригинальное название: Arduino in Easy Steps
Автор: Стюарт Ярнольд
Издательство: Эксмо
Серия книг: Электроника для начинающих
Язык: Русский
Год издания: 2017

   Доступный самоучитель по Arduino для начинающих. Пошаговое руководство снабжено полезными советами и интересными примечаниями. Благодаря этой книге, любой читатель без труда освоит основы электротехники и научится работать с компонентами и платами, а также программировать их, создавать скетчи и классные проекты.


 Электроника для начинающих

elect1

Оригинальное название: Make: Electronics
Автор: Чарльз Платт
Издательство: БХВ-Петербург
Серия книг: Электроника
Язык: Русский
Год издания: 2016

      В ходе практических экспериментов рассмотрены основы электроники и показано, как проектировать, отлаживать и изготавливать электронные устройства в домашних условиях. Материал излагается последовательно от простого к сложному, начиная с простых опытов с электрическим током и заканчивая созданием сложных устройств с использованием транзисторов и микроконтроллеров. Описаны основные законы электроники, а также принципы функционирования различных электронных компонентов. Показано, как изготовить охранную сигнализацию, елочные огни, электронные украшения, устройство преобразования звука, кодовый замок и др. Приведены пошаговые инструкции и более 500 наглядных рисунков и фотографий. Во втором издании существенно переработан текст книги, в экспериментах используются более доступные электронные компоненты, добавлены новые проекты, в том числе с контроллером Arduino.


Микроконтроллеры ARM7 семейства LPC2000 компании Philips. Вводный курс

philips

Оригинальное название: The Insider’s Guide To The Philips ARM7-Based Microcontrollers
Автор: Тревор Мартин
Издательство: ДМК Пресс
Серия книг: Мировая электроника
Язык: Русский
Год издания: 2016

      Семейство микроконтроллеров LPC2000 компании Philips — первый представитель нового поколения микроконтроллеров, построенных на базе 16/32-битного RISC-процессора ARM7 TDMI. Эта книга — введение в архитектуру процессора ARM7 TDMI и микроконтроллеров семейства LPC2000. Она основана на материалах однодневных семинаров, которые проводятся для профессиональных инженеров, заинтересованных в быстром изучении микроконтроллеров семейства LPC2000. В ней рассматриваются следующие вопросы: введение в процессор ARM7, средства разработки программного обеспечения, системная архитектура LPC2000, периферийные устройства LPC2000. Кроме того, в книгу включено полное учебное пособие, где на практических примерах закрепляются вопросы, изложенные в основном тексте. Изучая теоретический материал и выполняя сопутствующие упражнения, вы быстро освоите процессор ARM7 и микроконтроллеры семейства LPC2000. Предназначена для разработчиков радиоэлектронной аппаратуры, инженеров, студентов технических вузов и радиолюбителей.


Практическая электроника. Иллюстрированное руководство для радиолюбителей practick_electro

Оригинальное название: Hacking Electronics: An Illustrated DIY Guide for Makers and Hobbyists
Автор: Саймон Монк
Издательство: Вильямс
Язык: Русский
Год издания: 2016
Количество страниц: 352

     Это наглядное пособие поможет вам научиться решать задачи, возникающие при модернизации и ремонте самого разнообразного электронного оборудования. Здесь вы найдете доступные для понимания даже начинающим радиолюбителям рекомендации по монтажу, электрические схемы и фотографии собираемых устройств.Книга задумана так, что вы будете обучаться в процессе выполнения интересных заданий: каждая глава содержит описание нескольких занятных и легко реализуемых проектов. Вы ознакомитесь с самыми современными устройствами и методами управления ими: датчиками, акселерометрами, средствами дистанционного управления, дальномерами, сервоприводами, микрофонами и FM-передатчиками. В последней главе приведена информация о тестировании электронных устройств, а также описаны полезные программные инструменты, которые значительно облегчат жизнь радиолюбителям.

  • Пайка радиодеталей, соединение проводов и подключение компонентов.
  • Распознавание компонентов и чтение электрических схем.
  • Расчет рабочих характеристик электрических схем.
  • Работа с транзисторами, светодиодами и лазерными диодными модулями.
  • Подбор источников питания для создаваемых приборов: блоки питания, аккумуляторы и солнечные панели.
  • Управление электронными устройствами с помощью Arduino.
  • Расширение функциональных возможностей контроллеров Arduino за счет дополнительных модулей.
  • Анализ параметров окружающей среды с помощью различных датчиков.
  • Создание звуковых усилителей, подключение микрофонов и применение радиопередатчиков.
  • Ремонт оборудования и извлечение ценных компонентов из неработающих устройств.

Саймон Монк имеет ученые степени в области компьютерных наук и разработки программного обеспечения. Нескольких лет занимался научной и преподавательской деятельностью, после чего вернулся в компьютерную индустрию, став одним из основателей компании Momote Ltd., выпускающей программное обеспечение для мобильных платформ. Электротехникой и конструированием радиоэлектронных устройств Саймон увлекся еще со школьной скамьи. Спустя годы это хобби дало толчок новому увлечению — написанию книг по конструированию современных электронных устройств, включающих последние технологические разработки. В его активе большое количество популярных книг по электронике, описывающих принципы создания устройств с открытой архитектурой на базе таких известных микроконтроллерных платформ, как Arduino и Raspberry Pi.


Измерительные устройства на базе микропроцессора ATmega atmega

Оригинальное название: Messtechnic mit dem Atmega
Автор: Герт Шонфелдер, Корнелиус Шнайдер
Издательство: БХВ-Петербург
Серия книг: Электроника
Язык: Русский
Год издания: 2012

    Рассмотрено применение микропроцессоров для создания измерительных устройств. Приведены основные средства и методы измерения. Подробно описаны основные компоненты измерительных систем: датчики, АЦП и ЦАП, генераторы сигналов, исполнительные устройства, индикаторы, линии передачи данных и интерфейсы. Изложены принципы построения систем автоматического управления. Приведены примеры реализации различных устройств и учебные задания. Материал ориентирован на применение микропроцессоров ATmega128 компании Atmel, а также недорогих и доступных комплектующих. Рассмотрено моделирование измерительных систем на ПК с помощью программы-имитатора. На сайте издательства находятся примеры решения заданий, программа для моделирования, а также дополнительные справочные материалы.


302 новые профессиональные схемы

302shemas

Оригинальное название: 302 neue professionelle Schaltungen
Издательство: БХВ-Петербург
Серия книг: Электроника
Язык: Русский
Год издания: 2009
Количество страниц: 480 стр. (схемы)

    В книге собраны схемы готовых функциональных блоков или устройств: приемопередатчиков, устройств измерения и регулирования температуры, таймеров, ГУН, измерительных устройств, сенсорных выключателей, тестовые схемы и др. Каждая схема сопровождается кратким описанием, проста, легко читаема и не требуют много времени на создание рабочего образца.


Электроника. Логические микросхемы, усилители и датчики для начинающихelect2

Оригинальное название: Make: More Electronics
Автор: Чарльз Платт
Издательство: БХВ-Петербург
Серия книг: Электроника
Язык: Русский
Год издания: 2015

   Книга является продолжением мирового бестселлера «Электроника для начинающих». В ней рассмотрены 36 новых пошаговых экспериментов, в ходе которых читатель научится добавлять вычислительные способности в электронные проекты. Описаны особенности применения различных компонентов и устройств: операционных усилителей, компараторов, счетчиков, шифраторов, дешифраторов, мультиплексоров, сдвиговых регистров, таймеров, полосовых индикаторов, массивов пар Дарлингтона и различных датчиков. Показано, как создавать логические игры, тестеры, систему предсказаний, различные аудиоустройства и многое другое. Для начинающих радиолюбителей.


Arduino и Raspberry Pi. Управление движением, светом и звуком arduino_pi

Автор: Саймон Монк
Издательство: БХВ-Петербург
Язык: Русский
Год издания: 2016
Количество страниц: 336
Иллюстрации: Черно-белые, Таблицы

   Из этой книги вы узнаете, как самостоятельно создавать устройства на основе популярных платформ Arduino и Raspberry Pi. Начните с основ и постепенно решайте все более сложные задачи. Эта книга шаг за шагом, через выполнение интересных экспериментов и реализацию увлекательных проектов, научит вас управлять движением, светом и звуком на Arduino и Raspberry Pi. Одним словом — действуйте! Arduino — простой микроконтроллер с программной средой, изучить которую также совсем не сложно. Raspberry Pi — это микрокомпьютер, работающий под управлением операцион-ной системы Linux. В книге четко объясняется разница между Arduino и Raspberry Pi, описа-но, как с ними работать, для каких целей оптимально подходит каждое из устройств. Работая с этими легкодоступными и недорогими платформами, вы научитесь управлять све-тодиодными индикаторами, электродвигателями различных типов, соленоидами, агрегатами переменного тока, нагревателями, охладителями, дисплеями и звуковыми устройствами. Вы узнаете, как наблюдать за этими устройствами через Интернет и дистанционно управлять ими. Работая с макетными платами, вы быстро вникнете в темы из книги и научитесь созда-вать проекты, которые будут столь же занятны, сколь и информативны.

В книге рассказано, как:

  • сконструировать робота для расплющивания алюминиевых банок
  • собрать поливальную установку для комнатных растений
  • сделать светодиодный светофор, управляемый микроконтроллером
  • заставить воздушный шарик лопнуть в самый неожиданный момент
  • остужать напитки в самодельном охладителе-термостате
  • использовать различные алгоритмы управления исполнительными устройствами
  • создать куклу, которая танцует и разговаривает, получив сообщение из твиттера!

     Саймон Монк — профессиональный писатель, его книги в основном посвящены электрони-ке для любителей. Среди них наиболее известны «Программируем Arduino. Основы работы со скетчами» и «Практическая электроника».

Какую антенну выбрать?

Первое, что должен будет определить  человек, выбирающий антенны для своего радиоузла, это характер радиолюбительского хобби, который он предпочитает. Если, например, его интересует «поговорить» и не интересны соревнования и DX, рекомендуемая антенна будет одного типа. Если наоборот, он желает заняться DX-ингом, другого.  И т.д.

Если человек предпочитает больше слушать а не работать на передачу, то задача сильно облегчается, потому что к приёмным антеннам требования гораздо менее ёмкие.  Одним словом вариантов много, но с последнего, экономичного варианта можно и начать. Итак, нужна одна или несколько  антенн  только на приём (SWL — наблюдатель). Теперь снова оцениваем её задачи. Она должна  позволять принимать сигналы радиостанций в широком диапазоне частот и быть универсальной.  Поэтому выбираем антенну которая называется Long Wire (англ. длинный провод) -  просто длинный (насколько это возможно в ваших условиях) провод, растянутый на максимально возможной от земли высоте. Отвод не обязателен, можно просто подключить конец провода к большой катушке, нижний конец которой соединить с землей. Или реальной, или корпусом приёмника. А вот антенный разъем приёмника снабдить проводом с зажимом типа «крокодил» на конце и, в зависимости от диапазона, подбирать точку включения в катушку по максимальному качеству приёма.  Если провод очень длинный, то у него появляется диаграмма направленности: в ту сторону, куда провод натянут. В нашем случае это плохо. Мы хотим принимать со всех направлений одинаково.  Ведь никто не знает, с какого континента будет работать следующий коротковолновик, которого мы услышим: нам нужна антенна с круговой диаграммой направленности.   Нет худа без добра: иногда натянуть длинный провод в одном направлении не удаётся.  Не страшно. Изгибаем провод столько раз сколько нужно для того чтобы он поместился в пределах возможной территории. И тогда такая антенна перестанет быть направленной. Конечно, часть сигнала будет теряться если провод будет «возвращаться» к началу, т.е. проводник будет не просто изогнут, а «завёрнут» на 180 градусов.  И тут следует предостеречь тех, кто уже почувствовал вкус победы: мы выбрали самую плохую антенну из всех возможных.

     Во-первых, она будет принимать множество помех, шумов и щелчков, и, чем ниже частота помехи, тем сильнее будет сигнал помехи и слабее нужный вам сигнал. Т.е. она не резонансная, не выделяет нужный нам диапазон. Во-вторых, она будет принимать радиоволны со всех направлений. И, самое неприятное, со всеми электрическими помехами, вызванными бытовой техникой (щелчки выключателей, щётки электромоторов, импульсные блоки питания ит.д.)  эта антенна сама будет вести себя как бытовой прибор – пылесос. А всё потому что такая антенна, с разомкнутыми краями, обладает высоким комплексным сопротивлением и предрасположена принимать в первую очередь электрические волны, а уже потом магнитные. А все перечисленные выше источники как раз генерируют электрические импульсы (волны).    Как быть? Переходим ко второму варианту.

     С учётом того, что мы рассматриваем приёмные антенны, очень симпатично выглядит вариант рамочной магнитной антенны. Помимо её основных преимуществ в контексте этой статьи, она обладает еще одним, очень уддобным для не фанатов, свойством: она очень маленькая. Вплоть до того, что её можно разместить прямо в комнате, радом с приёмником. Если выбрать размеры чуть побольше, то на балконе, еще больше, многодиапазонную, на крыше. Пока мы не пытаемся с её помощью передавать, элементы антенны (детали) некритичные, можно сделать её из обычного коаксиального кабеля и любого конденсатора. Но, конечно же, размеры — не главное. Первое преимущество этой антенны по сравнению с предыдущей — помехоустойчивость. Она резонансная, и принимает сигналы только в узкой полосе частот. Второе заключается в следующем  — поскольку рамка замкнутая, она принимает только магнитную составляющую радиоволн, т.е. нечувствительна к бытовым электрическим помехам. И третье — она обладает ярко выраженными направленными свойствами — т.е. её можно направлять в нужную сторону.

     С учётом того, что антенна комнатная, это не составит труда… :-)  Однако у каждой медали, как водится, две стороны. Всё то, что я только что перечислил как преимущества, являются и недостатками: антенну нужно настраивать на нужную частоту конденсатором, иначе есть риск вообще не услышать корреспондента, направлять в нужную сторону и даже переключать диапазон. Всего этого предыдущая антенна не требовала. А если мы еще задумаем её попробовать в качестве передающей, то нас ожидает полное разочарование: конденсатор в составе этой антенны должен быть очень прочным электрически — рассчитанным на высокое напряжение, т.е. большим.

Одним словом мы только что разрушили светлый образ идеальной антенны, который с такими трудами только что создавали…:-)
Двумя словами, простого решения нет. Вывод первый. Антенну надо стараться сделать резонансной. Вывод второй. Антенну лучше выполнять в виде замкнутой рамки (петлевого вибратора). Вывод третий: если всё это сложно или невозможно, возвращаемся и выбираем один из вариантов описанных ранее :-)

 До сих пор мы не рассматривали проблему под углом зрения на доступную вам территорию. Пришло время это сделать. Потому что мы рассмотрим в качестве приёмной антенны вариант требующий минимальной площади из всех возможных. Конечно же это популярный у всех племён и народов штырь. Вообще-то, использовать штыревую антенну без противовесов не имеет смысла. КПД такой антенны очень низкий. Хотя бы небольшие противовесы применяют в своих конструкциях почти все производители штырей. Например V640 от DX Engeeniring. Но если использовать хотя бы несколько противовесов различной длинны (сколько сможете) то антенна становится достаточно широкополосной и очень привлекательной в соотношении эффективность/площадь/трудозатраты.  Еще более минималистический вариант — антенны Butternut. В них резонансные элемнты выполнены не в виде отрезков, как в V640, а в виде высокодобротных катушек.  Антенна получается очень экономичных размеров, но требует огромного количества противовесов.  Не забудем упомянуть достоинства штырей — замечательная работа на передачу. Особенно на дальние расстояния, потому что, как известно, штырь излучает под малыми углами к горизонту.
Если при этом делать штырь не произвольной длинны, в кратный четверти волны любительских диапазонов, то получим слабый намёк на резонансные свойства. Следует только помнить, что шырь эффективен на дальние расстояния, если мы его выбираем, то должны иметь возможность поднять его над окружающими деталями (объектами) ландшафта. Если штырь стоит на земле, то тогда предметов выше или на уровне штыря не должно быть в радиусе 200 метров. При невозможности размещения штыревой антенны в таких условия, лучше от этой идеи отказаться.  На фото слева антенна установлена неправильно, несмотря на хорошие КСВ и даже противовесы, работать эффективно она не будет.
По этой же причине может быть  неэффективна работа на передачу магнитных антенн. Дополнительная трудность в этом случае — дистанционное управление высоковольтным переменным конденсатором в верхней части катушки магнитной мнтенны. Ну и, аналогично описанному выше GP очень важна высота установки.  Но несомненное преимущество этих антенн — их резонансные свойства.  Вы уже наверное обратили внимание на частоту повторения слова «резонанс». Дело всё в том, что любая антенна лучше всего принимает (и передаёт) тогда, когда её электрическая длинна равна длинене волны или половине длины волны. В этом случае наводимое в проводнике антенны напряжение полезного сигнала самое большое.  Разница очень большая. Настолько, что  мы рассмотрим следующий раздел

Часть II  Проволочне антенны.

Теперь, когда мы уяснили что антенна, которую мы выбираем, должна быть эффективной и определённой длинны, рассмотрим несколько типов резонансных проволочных антенн.
В первую очередь следует выделить семейство полуволновых вибраторов.Они имеют электрическую длину, равную 0,5λ и излучают в направлении, перпендикулярно плоскости, в которой они подвешиваются. Такими простыми полуволновыми антеннами являются: полуволновой и волновой диполи, их вариации известные как инвертед ви, «американка», VS1AA,  виндом и хотите верьте, хотите нет — W3DZZ.  Чаще всего используется один или несколько диполей запитанных коаксиальным кабелем. Это самый простой, но  не единственный способ питания антенн.
Картинку из книги Карла Ротхаммеля, я надеюсь, узнали все и надпись в данном случае излишество.

Первое, что мы должны сделать до принятия решения — измерить доступную нам территорию. Это делается для того чтобы обоснованно принять решение поместится ли выбранная нами антенна на той территории владельцем которой мы являемся (или имеем доступ). Например если максимальное расстояние между двумя потенциальными точками подвески менее 20 метров, то мы не сможем разместить там полуволновый диполь на 40 метровый диапазон. Используя теорему Пифагора ( :-) ) можем подсчитать, на какой высоте должна быть точка подвеса узла питания, если мы попробуем вариант полуволнового диполя известный под именем Inverted V. Это тот же диполь, входное сопротивление которого близко к 70 омам, но концы проводников опущены к земле, в результате сопротивление уменьшается примерно до 50 Ом, а расстояние между крайними точками становится меньше. Соответственно теперь следует оценить возможность подвеса кабеля и узла питания на требуемой высоте. Не забудьте, что полотна вибратора можно раcположить под углом 90°, что так же даст экономию площади.  Еще одно очень полезное свойство полуволновых вибраторов при этом — диаграмма  направленности измениться к лучшему. Пропадут глубокие провала в плоскостях перпендикулярных полотну и диаграмма с натяжкой может быть названа круговой. Подробнее об этом можно посмотреть  в предыдущем разделе про характеристики антенн и настройки.

При всей их простоте, антенны великолепно (для своего класса, конечно) работают. Вариантов подвеса и подключения питания множество, поэтому когда вы определитесь с пространством, просто полистайте книгу Карла Ротхаммеля или Интернет и вы наверняка найдете подходящий для вас вариант.  Если у вас есть место для установки еще одной или нескольких антенн — вы счастливчик. Заведомо лучше иметь отдельную антенну на каждый диапазон. Но часто об этом можно только мечтать.   Тогда вы — пленник обстоятельств, можете попробовать многодиапазонный Inverted V. Конечно, с его настройкой вы провозитесь гораздо дольше, естественно, начинать с самых длинный полотен, и диаграмма направленности на разных диапазонах будет различной, но вы получите несколько диапазонов «на одном дворе».  Слабым, но утешением, является еще и то, что всё запитано одним кабелем.  В этом варианте как нигде более, важно применение симметрирующего устройства.

Следующей группой антенн являются антенны в виде длинного провода. Они представляют собой излучатели, по длине которых укладывается несколько полуволн рабочей частоты. При этом отдельные полуволновые отрезки возбуждаются в противофазе и следовательно, с увеличением длины проводника направление основного излучения всё больше приближается к направлению натяжения провода. К антеннам «длинный провод» принадлежат: антенна в виде длинного провода(или иначе антенна Бэвэриджа), всеволновая антенна DL7AB, V-образная антенна. Принцип работы понятен, хватило бы нашего картофельного поля для размещения этих антенн.  :-(((


Хорошим решением является электрическое (резонансное) деление частей антенны на отрезки нужной длинны в нужном месте контуром, настроенным на максимальное сопротивление на нужной частоте.  Известные фотографии антенн волновых каналов с «утолщениями» (где и прячутся эти контура-трапы) хорошо иллюстрируют этот принцип. Но его легко можно применить к проволочным антеннам. Только при этом обязательно следует учесть, что полоса пропускания и так  очень узкополосных антенн станет еще меньше.  Хорошо известный вариант траповой антенны W3DZZ.


Необходимо любыми средствами уменьшить геометрические размеры антенны соблюдая длины электрические. Следует помнить любой укороченный вариант работает заметно хуже полноразмерного. Именно по указанной выше причине радиолюбители часто превращают этот отмерянный длинный провод в замкнутую рамку, присно известную как «дельта 80-ти метрового диапазона». Она тоже гармоническая, т.е. работает на частотах кратных резонансу. Например 3550, 7100,  14200 и т.д.  Обратите внимание что из этого ряда выпадает 21 мгц и все WARC диапазоны. Да и по диапазонам не всё так хорошо. Если вы, например, телеграфист, то резонанс на 14200 вас не устроит. Тем более что рамки очень узкополосные. Но так мы благополучно сделали шаг вперёд от разомкнутых вибраторов к замкнутым. :-) Конечно, если размеры нашей дворовой территории позволяют.


В принципе, любая рамка является вариацией петлевого вибратора (диполя).  В связи с тем, что полоса пропускания петлевого диполя шире, чем у обыкновенного диполя в несколько раз, они были бы достаточно привлекательны, если бы не их входное сопротивление= ~300 Ом.   Дальнейшая модификация — растягивание сторон петлевого вибратора на максимальное расстояние (круг) или его вариации (треугольник или квадрат)  приводит к падению входного сопротивления примерно до 120 Ом. Промышленностью выпускаются коаксиальные кабели с таким сопротивлением (100 Ом), так что любой формы замкнутая рамка помещающаяся на вашей территории является очень хорошим вариантом.  Будьте внимательны: усиление, о котором говорят имея в виду одноэлементные рамочные антенны,  это только концентрация излучаемой мощности в горизонтальных составляющих (соответственно ослабляя вертикальные). Это усиление относительно изотропной антенны, виртуальной теоретической антенны излучающей во всех направлениях (диаграмма излучения — сфера, шар).  Поэтому реальный  выигрыш относительно диполя будет равен 1 дб и только если рамка расположена вертикально и только в направлениях перпендикулярных полотну рамки.


Если эту рамку «вытянуть» вертикально, получим гибрид петлевого вибратора и штыревой антенны. Подробное описание варианта можно почитать тут http://dl2kq.de/ant/3-17.htm  Соответственно вокруг должно быть свободное пространство, иначе антенна всё-равно будет работать плохо. Но выигрыш в 1 дБ — всё равно выигрыш. И пренебрегать им не следует.
Правильное питание любой антенны является необходимым для ее эффективной работы. В случае использования рамочной антенны следует помнить, что это симметричная антенна, и, следовательно, она требует использования симметрирующего устройства для ее питания. Без симметрирующего устройства возможно рассогласование, т. е. будет наводка переотраженной электромагнитной волны на внешнюю оболочку коаксиального кабеля, затем попадание этой переотраженной энергии в антенну, не говоря уже о том, что излучать будет и оплётка кабеля. Если кабель будет расположен вблизи бытовых радио или телеустройств — проблемы неминуемы. Поэтому симметрирующее устройство является обязательным. В материале о свойствах антенн (см. ссылку выше) я рекомендовал некоторое количество витков на пластиковом каркасе. Но там антенны были механически прочными (трубы), была точка крепления. В рамочной антенне прийдется использовать либо ферриты, либо делать катушку из питающего кабеля на пластиковой бутылке из под пива или минералки подвешенными на самой рамке. Следует также учитывать, что входное сопротивление волновой рамки составляет 110-130 Ом. В случае небольшой высоты нижних участков рамки над землей оно падает еще больше и может достигать даже величин менее 50 Ом, но рамки, все же, имеют высокое входное сопротивление. И, если мы не нашли кабеля с сопротивлением 100 Ом, то совершенно очевидно что прийдется применять согласование. В данном случае  это использование четвертьволнового трансформатора. Т.е. усложнение, а его мы хотим избежать.
Вы уже ощущаете приближение момента, когда мы будем говорить о двух рамках, которые составят одну антенну, имеющую реальный коэффициент усиления относительно диполя в свободном пространстве. Т.е. если рамки расположить паралельно на расстоянии от 0,1 до 0,25 длинны волны, то за счет сложения на одной из них собственной ЭДС и энергии наведенной переизлучением второй рамки, получим увеличение полезного сигнала в несколько раз.  То же самое можно сказать и об обычных полуволновых вибраторах. Изменяя длину одного элемента относительно длинны волны добиваются еще и усиления мощности (наводимой ЭДС в случае приёма) в определённом направлении. при этом более длинный, «отражающий» элемент называют рефлектором, а второй, активный (куда подключен кабель) — вибратором. Существует вариант, когда второй элемент делают короче вибратора. В этом случае он назывется директором. (В эту сторону формируется максимальная составляющая излучения).  Конечно, и две подвешенные рамки имеют право на существование. Но очень хочется эти две рамки поворачивать на одной траверсе во все стороны света.
В рамках поставленной перед этим материалом задачи осталось только обсудить плюсы и минусы Yagi v& Quad.  Мы уже давно знаем, что сколько человек, столько и мнений, но есть темы где человечество чётко делится на две половины: сторонники Yagi и приверженцы Quad.   Совершенно естественно, что у каждой стороны есть достаточно весомые аргументы.  Не мудрствуя лукаво изложу свои, в пользу Yagi. Первое – конструкция. Легко повторяемая, прозрачная для понимания, не содержащая сложных механических узлов и поэтому прочная и легкая.  Нет риска запутаться в проволочных элементах :-) Второе – питание по одному кабелю с активным  ли питанием  или с  переизлучением.  Квадраты требуют для каждого отдельного диапазона своих элементов настройки, трансформаторов и кабелей.  Ну, или, коммутатора непосредственно у основания антенны или наверху. Всё это увеличивает вес, а стало быть влечёт за собой дополнительные затраты: на более материалоёмкую опору (мачту), на более мощное поворотное устройство, не говоря уже о прямых затратах на большее количество  кабеля и приобретение коммутатора.

      Практики утверждают, что эффективность квадратов всегда на одну условную единицу ( на 1 элемент) превышает эффективность волнового канала.   Но так ли это?  Насколько мне ведомо, это утверждение применимо  в том случае,  когда волновой канал траповый!!! и расстояние между элементами определялось не в пользу максимального усиления на конкретном диапазоне, а в пользу простоты конструкции и дешевизны производства.  Современные яги имеют полноразмерные элементы на оптимальных для коэффициента усиления в каждом диапазоне расстояниях. Так что расстаёмся с еще одним мифом о преимуществах квадрата. Сюда же отнесем и многодиапазонность квадратов. Да.  Действительно, число элементов наращивается без проблем. Теоретически.  А практически, в связи с большим весом крепления элементов, начинают проявлятся  тенденции к ограничению длинны несущей траверсы (бума).

    Сторонники квадратов утверждают, что антенна «малошумящая», в связи с тем, что  токи, протекающие в вертикальных частях рамки, взаимно компенсируются.  Да, это закон физики. Но кто сказал, что шум наводится только в вертикальных проводах квадрата?   Это зависит от поляризации мешающего сигнала , а какой она будет в различные моменты времени – неизвесно. Здесь те, кто не читал начало этой статьи  могут поспорить.

    Утверждение о том, что квадраты меньше подвержены влиянию земли и работают на небольшой высоте тоже справедливо, поскольку рамка замкнутая. Но кто сказал, что небольшая высота подвеса антенны есть преимущество.  Достаточно часто антенну всё равно приходится поднимать всё выше и выше из-за мешающих строений, растущих деревьев и т.д.  : — ).   Совсем не секрет, что  мы все, если бы имели возможность, жили бы на возвышающихся над округой холмами где стояли бы наши мачты и антенны.

Да, рамки, конечно, более широкополосны и не требуют специальных мер для обеспечения хорошего КСВ во всём диапазоне. Но, если эти меры всё-таки применить, а в промышленных конструкциях это предусмотрено, то боевая ничья.

Понятны приоритеты и в части при оценки ветровой нагрузки: яги значительно безопаснее.

Ну и последнее.  Радиолюбительство – это для души. Лично мне кажется, что  эстетичные, устремлённые к горизонту и блестящие на солнце волновые каналы произведут на моих соседей лучшее впечатление чем  громадные, раскрашенные как пограничные столбы (или противотанковые)  ежи.

По материалам интернет изданий

XMC4100 и XMC4200

      Совсем недавно прошла публикация об отладочной плате STM32F4-DISCOVERY с ядром Cortex-M4. Компания STMicroelectronics анонсировала целый ряд новых 8-ми и 32-х разрядных микроконтроллеров вместе со средой разработки и отладочными платами. И вот в начале этого месяца другая компания — Infineon презентует свое решение. Помимо бюджетных микроконтроллеров на ядре Cortex-M0, компания Infineon предлагает более мощные решения из семейства XMC4000 на основе Cortex-M4. У всех микроконтроллеров XMC4000 имеется в составе модуль DMA и FPU, а ядро и периферия работают на частоте 80 МГц.

xmc4100


Серии XMC4100 и XMC4200 являются младшими в семействе XMC4000, но имеют богатый набор периферии:

  • 2 модуля CCU4, 1 CCU8 c возможностью работы в качестве таймера;
  • ШИМ высокой точности;
  • USB FS OTG;
  • 2×12-bit ADC;
  • стандартные интерфейсы SPI, I²C и UART.

Микроконтроллеры XMC4100 и XMC4200 идеально подходят для проектирования устройств преобразования мощности, управления двигателем и модулей ввода-вывода.

Основные характеристики XMC4100 и XMC4200

  • Частота тактирования 80 МГц;
  • Память программ (FLASH) 128…256 кБайт;
  • Оперативная память (SRAM) 20…40 кБайт;
  • General Purpose DMA до 8 каналов
  • Event Request Unit (ERU)
  • Universal Serial Bus, USB 2.0 device, с интегрированным PHY
  • Controller Area Network interface (MultiCAN) до 1 MBit/s
  • 4x Universal Serial Interface Channels (USIC), обеспечивающий 4 канала,
  • используемых как UART, double-SPI, quad-SPI, IIC, IIS and LIN interfaces
  • LED and Touch-Sense Controller (LEDTS)
  • 2×ADC12-bit, 8 каналов
  • DAC 2 канала с 12-bit
  • 2×Capture/Compare Units 4 (CCU4)
  • 1×Capture/Compare Units 8 (CCU8
  • 4×High Resoultion PWM (HRPWM)
  • Напряжение питания 2…5.5 В;
  • Диапазон рабочих температур -40…125°С;
  • Варианты корпусов: LQFP-64, VQFN-48,TQFP-64,VQFN-48.

Для разработчиков предлагается бесплатная среда разработки DAVE (на базе Eclipse),  а также примеры настройки и драйверы для всей периферии XMC Lib. Для быстрого изучения архитектуры и возможностей контроллеров доступны различные отладочные наборы:

  • KIT_XMC42_EE1_001
  • KIT_XMC45_RELAX_V1
  • KIT_XMC47_RELAX_V1
  • KIT_XMC43_RELAX_ECAT_V1

Интересной особенностью среды разработки Dave является возможность быстрой и наглядной конфигурации периферии и генерации кода с помощью Dave Apps.

Транзисторы IGBT

   Продолжая публикацию ряда статей, описывающих свойства и параметры современных транзисторов, нельзя не отметить эту разновидность как отдельную группу. Итак-

Особенности применения биполярных

транзисторов с изолированным затвором (IGBT)

    Современные силовые устройства преобразования параметров электроэнергии строятся на силовых полупроводниковых ключах, отличающихся от биполярных транзисторов. Особое место среди них занимают рассматриваемые в статье IGBT технологии, то есть устройства с использованием БТИЗ транзисторов (биполярных транзисторов с изолированным затвором) или в английской аббревиатуре IGBT (Insulated Gate Bipolar Transistors) транзисторов. Применение этих технологий существенно расширяет энергетические возможностями и повышает надежность силовых электротехнических устройств.

Биполярные транзисторы с изолированным затвором

igbt_1

Tехнологии реализации IGBT транзисторов

     Сочетание двух полупроводниковых приборов в одной структуре позволило объединить преимущества полевых и биполярных транзисторов: высокое входное сопротивление и малое сопротивление между силовыми электродами во включенном состоянии. Обратим внимание на то, что на эквивалентных схемах у силового транзистора в том месте, где обозначен эмиттер, написано «коллектор», а где обозначен коллектор написано «эмиттер». Это общепринятое обозначение по принципу управления, указывающее, что входной сигнал управления подается между затвором и эмиттером.

igbt11

Символическое обозначение IGBT (слева) и его эквивалентная схема

     Кратко охарактеризуем историю создания и развития IGBT транзисторов, являющихся продуктом развития технологии силовых транзисторов. Эта история насчитывает несколько десятилетий. С 80-х годов прошлого века и по сегодняшний день создано четыре поколения этих приборов: первое поколение – с 1985 года, когда были достигнуты максимальные значения напряжения Uмакс=1000В, тока Iмакс≈ 25А и минимальное значение времени переключения tпер.мин≈1мкс второе – с 1990 года, когда были достигнуты максимальные значения Uмакс=1600В, Iмакс≈ 50А и минимальное значение времени переключения tпер.мин≈0.5мкс третье – с 1994 года, когда были достигнуты максимальные значения напряжения Uмакс=3500В тока Iмакс≈ 100А и минимальное значение времени переключения tпер.мин≈0.25мкс и, наконец, четвертое поколение – с 1998 года, для которого характерны следующие достижения:Uмакс=4500В, Iмакс≈ 150А, время переключения tпер.мин≈0.2мкс. Для входного пробивного напряжение Uвх.пр современных IGBT транзисторов в справочных данных практически всех фирм-производителей транзисторов приводится значение, равное Uвх.пр=±20В, и таким образом при работе с этими приборами необходимо следить, чтобы напряжение затвор-эмиттер не превышало указанное значение напряжения. Далее, напряжение на затворе IGBT транзистора, при котором входной МОП и выходной биполярный транзистор начинают отпираться, составляет от 3,5 до 6,0 В, и гарантированное напряжение, при котором транзистор полностью открыт, то есть может пропускать максимально допустимый ток через коллектор-эмиттерный переход, составляет от 8 до предельного значения 20 В.


 IGBT против MOSFET: история противостояния

В первой половине восьмидесятых годов прошлого века, сразу после начала серийного производства IGBT, разгорелись споры: что лучше применять в качестве силовых токовых ключей (СТК)? К началу девяностых IGBT значительно улучшили свои характеристики и были признаны основными кандидатами для применений, требующих высоковольтных СТК и допускающих при этом работу на сравнительно невысоких частотах. Во многих публикациях 90-х годов обосновывалась технико-экономическая эффективность замены MOSFET на IGBT.

igbt_fet

    Однако, за прошедшие полтора десятилетия с момента первой публикации выше указанного рисунка, СТК были очень серьезно усовершенствованы. «Команда» кремниевых MOSFET получила мощнейшее пополнение в виде Superjunction-приборов, при производстве IGBT стала применяться технология обработки очень тонких пластин (толщиной менее 100 мкм), и на этой основе реализована FieldStop-концепция профиля легирования IGBT, сочетающая лучшие качества PT-IGBT и NPT-IGBT. Кроме того, во многих современных IGBT планарная MOSFET-структура заменена на Trench-MOSFET, что обеспечивает дополнительный выигрыш по величине падения напряжения в проводящем состоянии. Все это делает актуальным перепроверку рекомендаций выше указанного рисунка по рациональному распределению областей применения между различными СТК. При этом надо учитывать примерное соотношение относительной себестоимости производства приборов разной конструкции (на единицу площади чипа). Особняком стоят мощные БТ (они намного дешевле других СТК, но их рабочая плотность тока годаздо ниже, чем у полевых приборов, особенно IGBT). Среди высоковольтных СТК с полевым управлением наиболее экономически выгодны в производстве «классические» MOSFET: планарные, в целом, подешевле, чем Trench-MOSFET, но разница невелика; IGBT несколько дороже, чем MOSFET (примерно в 1,5…3 раза), вследствие выполнения дополнительных операций при изготовлении и испытаниях, либо из-за необходимости обрабатывать очень тонкие пластины (это еще более дорогая технология, чем длительная эпитаксия на подложку стандартной толщины). Superjunction-MOSFET обеспечивают выигрыш по удельному сопротивлению открытого прибора в 5…10 раз по сравнению с классическими MOSFET. Они примерно во столько же раз дороже последних в производстве, но имеют значительный потенциал усовершенствования (в том числе — удешевления), отчасти уже реализованный за 12 лет с начала их серийного производства. Высоковольтные кремниевые Superjunction-MOSFET кратно дороже при изготовлении, чем IGBT. За последние годы начато серийное производство высоковольтных карбид-кремниевых полевых СТК. По комплексу важнейших электрофизических характеристик SiC настолько превосходит кремний как материал для изготовления мощных высоковольтных полупроводниковых приборов, что даже первые, во многом еще несовершенные карбид-кремниевые MOSFET на напряжение 1200 В уже имеют лучшие технические характеристики, чем конкурирующие кремниевые СТК. Главной проблемой серийного производства SiC-приборов считается значительная плотность опасных дефектов кристалла полупроводника. Некоторые из этих дефектов могут отрицательно влиять на долговременную стабильность характеристик СТК. Поэтому, SiC-приборы вынужденно имеют небольшие размеры чипов, в пределах которых можно найти достаточное количество подложек с приемлемым качеством. Не случайно наибольших успехов в серийном производстве SiC-приборов добилась компания Cree, массово применяющая карбид-кремниевые подложки при изготовлении светодиодов. Пока сложно прогнозировать динамику цен карбид-кремниевых СТК и возможность их по-настоящему массового выпуска.


     Максимальные токи, которые могут коммутировать современные IGBT транзисторы, находятся в пределах от 7 до 150 А, а их допустимый импульсный ток, как правило, в 2,5 – 3,0 раза превышает максимальный. Для больших мощностей выпускаются составленные из нескольких транзисторов модули с предельными значениями тока до 1000 А. Пробивные напряжения IGBT транзисторов находятся в пределах от 400 до 4500 В.

Основные параметры некоторых IGBT транзисторов приведены в табл.1, а параметры модулей, выпускаемых по технологии Trench или NPT, – в табл. 2

Табл.1
Тип элемента

Uкэ

В

Uкэн
В

Iк при
t=25°С

А

Iк при
t=100°С

А

Р


Вт

IRG4BC30FD

600

1,6

31

17

100

IRGBC30MD2

600

3,9

26

16

100

IRG4PC30FD

600

1,6

31

17

100

IRG4PC40FD

600

1,5

49

27

160

IRG4PC50FD

600

1,5

70

39

200

IRGPC40MD2

600

4,0

40

24

160

IRGPC50MD2

600

3,0

59

35

200

IRGPH30MD2

1200

4,5

15

9

100

IRGPH40FD2

1200

4,3

29

17

160

IRGPH40MD2

1200

4,4

31

18

160

IRGPH50FD2

1200

3,9

45

25

200

IRGPH50MD2

1200

3,9

42

23

200

OM6516SC

1000

4,0

25

125

OM6520SC

1000

4,0

25

125


Табл.2
Тип модуля

Uкэ

В

Uкэн
В

Iк при
t= 25°С

А

Iк при
t= 100°С

А

Р

Вт

IRGDDN300M06

600

3,0

399

159

1563

IRGDDN400M06

600

3,0

599

239

1984

IRGDDN600M06

600

3,7

799

319

2604

IRGRDN300M06

600

3,0

399

159

1563

IRGRDN400M06

600

3,0

599

239

1984

IRGRDN600M06

600

3,7

799

319

2604

IRGTDN200M06

600

3,0

299

119

1000

IRGTDN300M06

600

3,0

399

159

1316

Где:

  • Uкэ — Напряжение коллектор-эмиттер
  • Uкэн- Напряжение коллектор-эмиттер открытого транзистора
  • Iк - Постоянный ток коллектора
  • Р — Максимальная рассеиваемая мощность

    Напряжение коллектор-эмиттерного перехода открытого транзистора находится в пределах от 1,5 до 4,0 В (в зависимости от типа, значений тока и предельного напряжения IGBT транзистора) в одинаковых режимах работы. Для различных типов приборов напряжение на переходе открытого транзистора тем выше, чем выше значение пробивного напряжения и скорость переключения. Вследствие низкого коэффициента усиления выходного биполярного транзистора в целом, IGBT транзистор защищен от вторичного пробоя и имеет (что особо важно для импульсного режима) прямоугольную область безопасной работы. С ростом температуры напряжение на коллектор-эмиттерном переходе транзистора несколько увеличивается, что дает возможность включать приборы параллельно на общую нагрузку и увеличивать суммарный выходной ток. Также как МОП транзисторы, IGBT транзисторы имеют емкости затвор-коллектор, затвор-эмиттер, коллектор-эмиттер. Величины этих емкостей обычно в 2 – 5 раз ниже, чем у МОП транзисторов с аналогичными предельными параметрами. Это связано с тем, что у IGBT транзисторов на входе размещен маломощный МОП транзистор. Для управления им в динамических режимах нужна меньшая мощность. Время нарастания или спада напряжения на силовых электродах IGBT транзисторов при оптимальном управлении составляет около 50 – 200 нс и определяется в основном скоростью заряда или разряда емкости затвор-коллектор от схемы управления. Существенным преимуществом IGBT транзисторов по сравнению с биполярными транзисторами является то, что биполярные транзисторы в структуре IGBT не насыщаются и, следовательно, у них отсутствует время рассасывания. Однако после уменьшения напряжения на затворе ток через силовые электроды еще протекает в течение от 80 – 200 нс до единиц мкс в зависимости от типа прибора. Уменьшить эти временные параметры невозможно, так как база p-n-p транзистора недоступна.

    Технологические методы уменьшения времени спада ведут к увеличению напряжения насыщения коллектор-эмиттерного перехода. Поэтому чем более быстродействующим является транзистор, тем выше напряжение насыщения. IGBT транзисторы по сравнению с МОП транзисторами обладают следующими преимуществами:

  • Экономичностью управления, связанной с меньшим значением емкости затвора и, соответственно, меньшими динамическими потерями на управление.
  • Высокой плотностью тока в переходе эмиттер-коллектор – такой же, как и у биполярных транзисторов.
  • Меньшими потери в режимах импульсных токов.
  • Практически прямоугольной областью безопасной работы.
  • Возможностью параллельного соединения транзисторов для работы на общую нагрузку.
  • Динамическими характеристиками у транзисторов, выпущенных за последние годы, приближающимися к характеристикам МОП транзисторов.

Основным недостатком IGBT транзисторов является сравнительно большое время выключения, что ограничивает частоты переключения до 20 – 100 кГц даже у самых быстродействующих транзисторов. Кроме того, с ростом частоты необходимо уменьшать ток коллектора. Например, из зависимости тока коллектора IGBT транзистора от частоты для транзистора IRGPC50UD2, приведенной на рис. 2, следует, что при частотах работы транзисторов, превышающих 10 кГц, приходится уменьшать ток коллектора более чем в два раза. Но все же для силовых инверторов с увеличением мощности преобразования рабочую частоту необходимо уменьшать также из соображений уменьшения влияния паразитных индуктивностей монтажа.

Картинки по запросу зависимости тока коллектора IGBT транзистора от частоты для транзистора IRGPC50UD2

     Процесс включения IGBT транзистора разделяется на два этапа. При подаче положительного напряжения между затвором и истоком открывается полевой транзистор, и далее движение зарядов из области n в область p приводит к открыванию биполярного транзистора, то есть к появлению тока между эмиттером и коллектором. Таким образом, полевой транзистор управляет биполярным. У IGBT транзисторов с максимальным значением напряжения в пределах 500 – 1200 В падение напряжения в насыщенном состоянии находится в диапазоне 1,2 – 3,5 В, то есть оно приблизительно такое же, как и у биполярных транзисторов. Однако эти значения падения напряжения намного меньшие по сравнению со значениями падения напряжения на силовых MOП транзисторах в проводящем состоянии с аналогичными параметрами. С другой стороны, MOП транзисторы с максимальными значениями напряжения, не превышающими 200 В, имеют меньшие значения падения напряжения между силовыми электродами во включенном состоянии, чем IGBT транзисторы. В связи с этим применение МОП транзисторов является более предпочтительным в области низких рабочих напряжений и коммутируемых токов до 70 А. По быстродействию IGBT транзисторы превосходят биполярные транзисторы, однако уступают MOП транзисторам. Значения времен рассасывания накопленного заряда и спада тока при выключении IGBT транзисторов находятся в пределах 0,2 – 0,4 мкс. Область безопасной работы IGBT транзисторов позволяет обеспечить надежную работу этих устройств без усложнений дополнительными цепями ускорения переключения при частотах от 10 до 20 кГц. Этого не могут обеспечить биполярные транзисторы. IBGT транзисторы относятся к приборам силовой электроники, и выпускаемые промышленностью на сегодняшний день реальные приборы имеют предпочтение в их использовании в диапазоне мощностей от единиц киловатт до единиц мегаватт. Дальнейшее совершенствование IGBT транзисторов проводится по пути повышения быстродействия, предельных коммутируемых токов и напряжений.

IGBT седьмого поколения производства IR

International Rectifier имеет, пожалуй, наибольший опыт разработки и производства высококачественных IGBT, который воплотился в создание приборов 7-го поколения. Наибольший интерес среди них представляют две серии IGBT 12-го класса. Они изготовлены по наиболее прогрессивной на сегодняшний день технологии обработки особо тонких пластин кремния, имеют Trench-MOSFET-структуру и оптимизированный профиль легирования кристалла FieldStop. Это обеспечивает хороший баланс характеристик приборов как в режиме проводимости тока, так и при переключениях. Все важнейшие характеристики СТК подвергаются 100% контролю на ПСИ, причем установлены достаточно жесткие нормы годности. В завершении испытаний все приборы проверяются на отключение тока коллектора, вчетверо превышающего Iк ном при напряжении ограничения Uкэ огр = 960 В. Такой жесткий тест способны пройти только качественные приборы, не имеющие каких-либо слабых мест в своей конструкции. В отличие от большинства конкурентов, компания International Rectifier выделила IGBT, имеющие нормированную стойкость к КЗ в цепи нагрузки, в самостоятельную линейку приборов. Если по смыслу применения IGBT «близкое» короткое замыкание маловероятно (последовательно с СТК включен дроссель, ограничивающий скорость изменения тока до безопасных значений, которые без проблем отрабатываются штатным контуром регулирования тока), рекомендуется применять серию U. По сравнению с приборами серии K10, выдерживающими КЗ в течение, по крайней мере, 10 мкс при Uкэ = 600 В и Tп = 150°C, IGBT из линейки U имеют на 300 мВ меньшее прямое падение напряжения при паритете по коммутационным свойствам. Выигрыш на 15% — серьезный бонус для пользователя! Серия K10 предназначена, преимущественно, для применения в электроприводах. Uкэ пров IGBT 7-го поколения на 1200 В имеет, при токах порядка Iк ном, небольшой положительный температурный коэффициент. Он не сильно увеличивает потери режима проводимости при нагреве, совершенно безопасен в отношении электротеплового разгона, но эффективно обеспечивает симметрирование режимов работы при параллельном включении нескольких приборов. Старшие модели серий отличаются весьма большими значениями рабочих токов. Например, IRG7PSH73K10 в корпусе Super247 имеет номинальный ток 75 А и может конкурировать со значительно более дорогими модульными IGBT или заменять несколько параллельно включенных дискретных приборов. Повышение предельно допустимой температуры кристалла IGBT 7-го поколения — до 175°C (у большинства конкурентов только 150°C) очень эффективно (на 20…30%) увеличивает допустимую рассеиваемую мощность приборов, их токонесущую способность и частотный потенциал. Использование тонких чипов уменьшило тепловое сопротивление между наиболее горячей областью кристалла и медным основанием прибора, а также снизило термомеханические напряжения в конструкции, что улучшает стойкость этих IGBT при циклических режимах нагружения. Новинкой является модификация исполнения чипов IGBT 7-го поколения с двухсторонним отводом тепла и электрическим присоединением медными «шинками» (вместо обычно применяемых проволочек). Циклостойкость таких приборов исключительно высока. Большинство СТК предлагается как в виде одиночных IGBT, так и Co-PACK, совместно с быстровосстанавливающимися диодами. Основные характеристики IGBT седьмого поколения производства International Rectifier представлены в таблице 2.

 

Таблица 2. IGBT седьмого поколения производства International Rectifier

Наименование Uкэк,В Корпус Схема прибора Рекомен-дуемый час-тотный диа-пазон приме-нения, кГц Iк макс доп, А при Ткорп=100°С Uкэ откр, В при Тп=25°С (макс.)
IRG7I313U 330 TO220FP IGBT 8…30 10 1,45
IRG7P313U 330 TO247AC IGBT 8…30 20 1,45
IRG7R313U 330 DPAK IGBT 8…30 20 1,45
IRG7S313U 330 D2PAK IGBT 8…30 20 1,45
IRG7I319U 330 TO220FP IGBT 8…30 15 1,45
IRG7S319U 330 D2PAK IGBT 8…30 20 1,43
IRG7IA13U 360 TO220FP IGBT 8…30 10 1,52
IRG7RA13U 360 DPAK IGBT 8…30 20 1,52
IRG7IA19U 360 TO220FP IGBT 8…30 15 1,52
IRG7PA19U 360 TO247FP IGBT 8…30 26 1,52
IRG7IC18FD 600 TO220FP IGBT+диод 1…8 7,5 1,85
IRG7IC20FD 600 TO220FP IGBT+диод 1…8 8 1,85
IRG7IC23FD 600 TO220FP IGBT+диод 1…8 9 1,85
IRG7IC28U 600 TO220FP IGBT 8…30 12 1,95
IRG7PC28U 600 TO247FP IGBT 8…30 33 1,95
IRG7IC30FD 600 TO220FP IGBT+диод 1…8 12 1,85
IRG7RC07SD 600 DPAK IGBT+диод 0…1 8,5 1,5
IRG7RC10FD 600 DPAK IGBT+диод 1…8 9 1,85
IRGP4266 650 TO247AC IGBT 0…1 90 2,1
IRGP4266-E 650 TO247AD IGBT 0…1 90 2,1
IRGP4263 650 TO247AC IGBT 8…30 60 2,1
IRGP4263-E 650 TO247AD IGBT 8…30 60 2,1
IRG7PH28UD1 1200* TO247AC IGBT+диод 8…30 15 2,3
IRG7PH28UD1M 1200* TO247AD IGBT+диод 8…30 15 2,3
IRG7PH30K10 1200 TO247AC IGBT 4…20 23 2,35
IRG7PH30K10D 1200 TO247AC IGBT+диод 4…20 16 2,35
IRG7PH35U 1200 TO247AC IGBT 8…30 35 2,2
IRG7PH35U-E 1200 IGBT 8…30 35 2,2
IRG7PH35UD 1200 TO247AC IGBT+диод 8…30 25 2,2
IRG7PH35UD-E 1200 TO247AD IGBT+диод 8…30 25 2,2
IRG7PH35UD1 1200* TO247AC IGBT+диод 8…30 25 2,2
IRG7PH35UD1-E 1200* TO247AD IGBT+диод 8…30 25 2,2
IRG7PH35UD1M 1200* TO247AD IGBT+диод 8…30 25 2,2
IRGPH42U 1200 TO247AC IGBT 8…30 60 2,0
IRGPH42U-E 1200 TO247AD IGBT 8…30 60 2,0
IRGPH42UD 1200 TO247AC IGBT+диод 8…30 45 2,0
IRGPH42UD-E 1200 TO247AD IGBT+диод 8…30 45 2,0
IRGPH42UD1 1200* TO247AC IGBT+диод 8…30 45 2,0
IRGPH42UD1-E 1200* TO247AD IGBT+диод 8…30 45 2,0
IRGPH42UD1M 1200* TO247AD IGBT+диод 8…30 45 2,0
IRG7PH46U 1200 TO247AC IGBT 8…30 75 2,0
IRG7PH46U-E 1200 TO247AD IGBT 8…30 75 2,0
IRG7PH46UD 1200 TO247AC IGBT+диод 8…30 57 2,0
IRG7PH46UD-E 1200 TO247AD IGBT+диод 8…30 57 2,0
IRG7PH50U 1200 TO247AC IGBT 8…30 90 2,0
IRG7PH50U-E 1200 TO247AD IGBT 8…30 90 2,0
IRG7PH50K10D 1200 TO247AC IGBT+диод 4…20 50 2,4
IRG7PH50K10D-E 1200 TO247AD IGBT+диод 4…20 50 2,4
IRG7PSH50UD 1200 TO247AA IGBT+диод 8…30 70 2,0
IRG7PSH73K10 1200 TO247AA IGBT 4…20 130 2,3
* — допускает повторяющиеся импульсные перенапряжения до 1300 В.

International Rectifier – 65 лет инноваций

Рейнгольд Тойрер (International Rectifier)

     Р.Т.: Уже 65 лет IR находится на переднем крае инноваций в области управления электропитанием. Независимо от макроэкономической обстановки, IR продолжает инвестировать разработки и исследования, применяя агрессивные стратегии для увеличения доли рынка и фокусируя усилия на росте прибыли. В последнее время мы представили на рынок 600 В и 1200 В Trench IGBT; силовые MOSFETs серии StrongIRFETTM со сверхнизким значением RDS(on) для широкого круга промышленных приложений, включающих аккумуляторные сборки, инверторы, источники бесперебойного питания, инверторы солнечных батарей, вилочные погрузчики и силовые приборы; семейство интегральных силовых модулей PowIRaudioTM для высококачественных систем домашнего кинотеатра и автомобильных аудиоусилителей; а также — большую линейку микросхем для систем освещения.

IOR-Factory

   Р.Т.: Поскольку физические пределы возможностей кремния уже достигнуты, становится все сложнее и требует все больших затрат дальнейшее повышение производительности. В некоторых случаях для повышения плотности мощности системы при минимуме затраченной энергии с одновременным ограничением размера системы, ее сложности и цены, необходимы новые технологии, в то время как в других случаях нужны новые материалы. Хороший пример этого — революционная технологическая платформа компании IR для силовых компонентов на основе нитрида галлия GaNpowIR®, которая знаменует собой новую эру в разработке высокоэффективных силовых изделий.

    Недавно компания IR объявила, что завершила испытания и отгрузила изделия, выпущенные на базе GaN-платформы для систем домашнего кинотеатра, которые выпускает один из ведущих производителей потребительской электроники. Это достижение подчеркивает стратегическое преимущество International Rectifier на рынке управления электропитанием, поскольку представляет собой эффективную, с точки зрения капитализации, модель производства, которая означает для покупателя рост значения показателя качества примерно в десять раз по сравнению с самой современной технологией на базе кремния. Это новейшее достижение демонстрирует неизменное стремление IR предоставить своим клиентам наиболее современные технологические достижения в области управления электропитанием.

НОВАЯ СЕРИЯ МОП-ТРАНЗИСТОРОВ IRFP4XXX

Новая серия мощных МОП-транзисторов IRFP4xxx компании International Rectifier (IR) с ультранизким сопротивлением канала позволяет существенно повысить КПД преобразования электрической энергии и значительно сократить потери проводимости в конверторах.

Отличительная особенность новой серии IRFP4xxx, производимой по новейшей технологии Trench HEXFET Power MOSFETs, — уменьшенное сопротивление Rds(on) до 2,5 раз по сравнению с транзисторами предыдущего поколения. Все они выпускаются в стандартном популярном корпусе TO-247AC, что позволяет существенно снизить стоимость готового устройства. Производитель рекомендует следующие области применения новых МОП-транзисторов:

 — синхронные выпрямители телекоммуникационных и промышленных преобразователей энергии с напряжением шин питания до 80 В;

— мощные инверторы постоянного и переменного тока;

— источники бесперебойного питания (UPS);

— силовые O’Ring узлы (замена диодов Шоттки в мощных схемах ИЛИ для суммирования выходных токов);

— привод электроинструмента;

— промышленный привод постоянного тока с батарейным питанием от 12 до 80 В (электрокары, вилочные подъемники);

— силовая автоэлектроника — мощные DC/DC-преобразователи для сетей 14 В/42 В, инверторы стартер-генераторов и электромеханических усилителей руля;

— инверторы солнечных батарей.

Преимущества по отношению к предыдущим поколениям MOSFET

На рисунке 1 представлено сравнение Rds(on) новых транзисторов (выделены желтым цветом) и лучших приборов предыдущего поколения IR (выделены синим цветом).

 Сравнение Rds(on) транзисторов новой серии IRFP4xxx и приборов предыдущих

Рис. 1. Сравнение Rds(on) транзисторов новой серии IRFP4xxx и приборов предыдущих поколений

В таблицу 1 сведены для сопоставления основные параметры транзисторов, производимых по новейшей технологии, и некоторых предыдущих серий MOSFET в корпусе ТО-247АС.

Таблица 1. Параметры новых полевых транзисторов IRFP4xxx и транзисторов IR предыдущих поколений в корпусе TO-247AC

Наименование Vси, макс,
В
Rds(on)
макс.,
мОм,
Vзи=10 В
Iстока,
A,
t° = 25°C
Iстока,
A,
t° = 100°C
Qg.*,
тип.,
нКл
Qgd**,
тип.,
нКл
Rth(JC)***,
К/Вт
Мощ-
ность,
Вт, макс.
(при t°=25°C)
IRFP4004PBF(New) 40 1,7 350**** 250**** 220 75 0,40 380
IRFP044N 55 20,0 53 37 40,7 16,0 1,5 100
IRFP1405 55 5,3 160 110 120,0 53,3 0,49 310
IRFP064N 55 8,0 98 69 113,3 50,0 1,0 150
IRFP054N 55 12,0 72 51 86,7 35,3 1,2 130
IRFP048N 55 16,0 62 44 59,3 26,0 1,2 130
IRFP064V 60 5,5 130 95 173,3 62,7 0,60 250
IRFP054V 60 9,0 93 66 113,3 39,3 0,85 180
IRFP3206PBF 60 3,0 200 140 120,0 35,0 0,54 280
IRFP3306PBF 60 4,2 160 110 85,0 26,0 0,67 220
IRFP2907Z 75 4,5 170 120 180,0 65,0 0,49 310
IRFP4368PBF(New) 75 1,8 350**** 250**** 380,0 105,0 0,29 520
IRFP3077PBF 75 3,3 200 140 160,0 42,0 0,44 340
IRFP2907 75 4,5 177 125 410,0 140,0 0,45 330
IRFP4710 100 14,0 72 51 110,0 40,0 0,81 190
IRFP4410ZPBF 100 9,0 97 69 83,0 27,0 0,65 230
IRFP150V 100 24,0 46 32 86,7 28,7 1,1 140
IRFP150N 100 36,0 39 28 73,3 38,7 1,1 140
IRFP140N 100 52,0 27 19 62,7 28,7 1,6 94
IRFP3710 100 25,0 51 36 66,7 17,3 0,83 180
IRFP4310ZPBF 100 6,0 134 95 120,0 35,0 0,54 280
IRFP4468PBF(New) 100 2,6 290**** 200**** 360,0 89,0 0,29 520
IRFP4110PBF 100 4,5 180 130 150,0 43,0 0,40 370
IRFP3415 150 42,0 43 30 133,3 65,3 0,75 200
IRFP4321PBF 150 15,5 78 55 71,0 21,0 0,49 310
IRFP4568PBF(New) 150 5,9 171**** 121**** 151,0 55,0 0,29 517
IRFP4227PBF 200 25,0 65 46 70,0 23,0 0,45 330
IRFP260N 200 40,0 49 35 156,0 73,3 0,50 300
IRFP4668PBF(New) 200 9,7 130 92 161,0 52,0 0,29 520
IRFP90N20D 200 23,0 94 66 180,0 87,0 0,26 580
IRFP250N 200 75,0 30 21 82,0 38,0 0,70 214
IRFP4332PBF 250 33,0 57 40 99,0 35,0 0,42 360
IRFP4229PBF 250 46,0 44 31 72,0 26,0 0,49 310
IRFP4232 250 35,7 60 42 160,0 60,0 0,35 430
IRFP4242PBF 300 59,0 46 33 165,0 61,0 0,35 430
*     Qg — Total Gate Charge — суммарный (полный) заряд затвора
**    Qgd — Gate-to-Drain («Miller») Charge — заряд затвора, обусловленный эффектом Миллера
***  Rth(JC) — тепловое сопротивление «переход-корпус» (Junction-to-Case), измеренное
ри температуре около 90°С
**** Максимальный ток, ограниченный кристаллом
ток, ограниченный выводами корпуса, см. в документации производителя).

      Необходимо обратить внимание на то, что новые транзисторы IRFP4004PBF, IRFP4368PBF, IRFP4468PBF, IRFP4568PBF имеют ограничение тока из-за сопротивления выводов корпуса ТО-247АС, а не из-за кристалла (кристалл способен на гораздо большее). При расчетах схем с этими транзисторами и сравнении с аналогичными приборами целесообразнее ориентироваться на сопротивление канала в открытом состоянии, не забывая об ограничении тока выводами корпуса ТО-247АС. В новой серии появился транзистор IRFP4004PBF с максимальным напряжением сток-исток 40 В (см. рисунок 1), обладающий рекордно низким сопротивлением Rds(on) 1,7 мОм (это максимальное значение, типовое значение обычно еще меньше). Однако за это приходится расплачиваться увеличением заряда затвора, что влечет за собой выбор драйверов MOSFET с большими выходными токами, короткими фронтами и малыми задержками, хотя выбор таких драйверов достаточно велик и обычно не вызывает никаких затруднений. Все новые транзисторы обладают очень низкими значениями теплового сопротивления переход-корпус, что позволяет более эффективно отводить тепло от кристалла. Нужно отметить, что пять новых транзисторов заменяют большое количество транзисторов предыдущего поколения International Rectifier (см. таблицу 1) и некоторые MOSFET известных фирмFairchild, ST, IXYS (см. таблицы 2 и 3).

Таблица 2. Сравнение параметров новых транзисторов IR серии IRFP4xxx с аналогичными от других производителей

Произво-
дитель
Наименова-
ние
Vси,
макс.,
В
Rds(on)
макс.,
мОм,
Vзи=
10 В
Iстока,
A,
t°=
25°C
Qg.*,
тип.,
нКл
Qgd**,
тип.,
нКл
Rth(JC)
***
К/Вт
Мощ-
ность,
Вт,
макс.
(при
t°=
25°C)
Корпус
IR IRFP4004PBF 40 1,7 350**** 220,0 75,0 0,40 380 TO-247AC
Fairchild FDA8440 40 2,1 100 345 74 0,49 306 TO-247AC
IR IRFP4368PBF 75 1,8 350**** 380,0 105,0 0,29 520 TO-247AC
Fairchild FD038AN08A1 75 3,5 80 125 0,33 450 TO-247AC
STM STW220NF75 75 4,4 120 500 135 0,3 460 TO-247AC
IR IRFP4468PBF 100 2,6 290**** 360,0 89,0 0,29 520 TO-247AC
Fairchild HUF75652G3 100 8 75 475 74 0,29 515 TO-247AC
IXYS IXTR200N10P 100 8 120 235 0,5 300 Super247
IXYS IXFX250N10P 100 6,5 250 205 0,12 1250 Super247
IR IRFP4568PBF 150 5,9 171**** 151,0 55,0 0,29 517 TO-247AC
Fairchild HUF7588G3 150 16 75 480 66 0,3 500 TO-247AC
IXYS IXTQ120N15P 150 16 120 150 0,25 600 TO-3P
IXYS IXTQ150N15P 150 13 150 190 0,21 714 TO-3P
IR IRFP4668PBF 200 9,7 130 161,0 52,0 0,29 520 TO-247AC
Fairchild FQA65N20 200 32 65 200 75 0,4 310 TO-3P
IXYS IXTH96N20 200 24 96 145 0,25 600 TO-247AC
IXYS IXTQ120N20 200 22 120 152 0,21 713 TO-3P
*, **, ***, **** — расшифровка приведена в таблице 1.

Таблица 3. Рекомендуемые замены от IR для транзисторов с близкими параметрами других производителей

Произво-
дитель
Наименова-
ние
Прямая
замена
от IR
Замена
от IR с
улучшением
параметров
Возмож-
ная
замена
от IR
Корпус
других
произво-
дителей
Корпус
IR
  FDA8440 - IRFP4004PBF - TO-3P TO-247
FDH038AN08A1 - IRFP4368PBF - TO-247 TO-247
HUF75653G3 - IRFP4468PBF - TO-247 TO-247
HUF75882G3 - IRFP4568PBF - TO-247 TO-247
FQA65N20 - IRFP4668PBF - TO-247 TO-247
  STW200NF75 IRFP4368PBF - - TO-247 TO-247
  IXTR200N10P - - IRFP4468PBF ISO247 TO-247
IXFX250N10P - - IRFP4468PBF PLUS247 TO-247
IXTQ120N15P - IRFP4568PBF - TO-3P TO-247
IXTQ150N15P - - - TO-3P TO-247
IXTH96N20 IRFP4668PBF - - TO-247 TO-247
IXTQ120N20 - IRFP4668PBF - TO-3P TO-247

Сравнение новых Trench HEXFET Power MOSFETs с аналогами других производителей

Среди транзисторов с напряжением сток-исток 40 В прибор IRFP4004PBF не имеет аналогов. По сопротивлению канала с ним может конкурировать только транзистор IR в дорогом 7-выводном корпусе для поверхностного монтажа IRF2804S-7P. Самый близкий прибор от другого производителя — этоFDA8440 с сопротивлением канала 2,1 мОм от компании Fairchild (параметры для сравнения приведены в таблице 2). В крайнем правом столбце таблицы 2 для всех транзисторов других производителей указано отношение сопротивлений Rds(on) близкого по параметрам транзистора IR к Rds(on) конкретного транзистора другого производителя. Все эти соотношения меньше 1, что говорит о том, что сопротивление канала транзисторов IR меньше или гораздо меньше аналогичного параметра приборов фирм Fairchild, ST и IXYS.

В диапазоне напряжений сток-исток 55…75 В бесспорным лидером является IRFP4368PBF.Сопротивление канала 1,8 мОм в сочетании с остальными параметрами обеспечивают ему большой отрыв от популярных IRFP044N, IRFP048N и IRFP064N (диапазон 55 В). 75-вольтовый новый транзистор IRFP4368PBF с успехом заменяет 60-вольтовые IRFP064V, IRFP054V, IRFP3206PBF, IRFP3306PBF и очень популярный 75-вольтовый IRFP2907Z. У нового транзистора IRFP4368PBF сопротивление канала снижено в 2,5 раза по сравнению с лучшим прибором IR предыдущего поколенияIRFP2907Z. Ближайшие конкуренты для напряжения 75 В от компаний Fairchild — FD038AN08A1 и от компании ST — STW220NF75 имеют сопротивление канала 3,5 и 4,4 мОм соответственно (см. таблицу 2).

В диапазоне 100 В тон задает IRFP4468PBF c сопротивлением канала 2,6 мОм. 100-вольтовый транзистор IR предыдущего поколения IRFP4110PBF имеет Rds(on) 4,5 мОм, а ближайшие по параметрам 100-вольтовые HUF75652G3 (Fairchild) и IXTR200N100P (IXYS) - 8 мОм, аIXFX250N10P (IXYS) - 6,5 мОм. Однако последние два транзистора фирмы IXYS выпускаются в более дорогих корпусах Super247.

Диапазон 150 В. Здесь в большом отрыве IRFP4568PBF с сопротивлением канала 5,9 мОм. Среди догоняющих — 150-вольтовые HUF75882G3 компании Fairchild с Rds(on) 16 мОм, а также IXTQ120N15P и IXTQ150N15P компании IXYS с сопротивлениями канала 16 и 13 мОм соответственно. Справедливости ради нужно отметить, что транзисторы IXYS производятся в более дорогих корпусах ТО-3Р.

Наконец, мы подошли к диапазону 200 В. Здесь самый сильный игрок — новый транзистор IRFP4668PBF с сопротивлением канала 9,7 мОм, что для 200-вольтовых приборов является эталонным показателем при таком напряжении. Ближайшие транзисторы этого класса FQA65N20 (Fairchild) имеют Rds(on) 32 мОм, а IXTH96N20 и IXTQ120N20 компании IXYS - 24 и 22 мОм соответственно. Однако кристаллы FQA65N20 и IXTQ120N20 упакованы в более дорогие корпуса ТО-3Р, что дает дополнительное преимущество транзистору IRFP4668PBF. 200-вольтовые транзисторы предназначены для работы в телекоммуникационных источниках питания с шиной с постоянным напряжением до 80 В.

В таблице 3 приведены рекомендуемые замены от International Rectifier для МОП-транзисторов компаний Fairchild, ST, IXYS.

В некоторых случаях один новый МОП-транзистор IR может заменить до трех параллельно включенных транзисторов IR предыдущих поколений в диапазоне 100…200 В. Кроме того, при параллельном соединении транзисторов добавляются сопротивления соединительных проводников, которые при токах десятки и сотни Ампер могут существенно ухудшать статические и динамические параметры эквивалентного транзистора. Цена одного нового транзистора меньше стоимости трех параллельно включенных приборов предшествующих поколений. При этом можно уменьшить размер радиатора и снизить температуру в блоке. Следует учесть, что при снижении температуры в блоке на 10 процентов срок службы электролитических конденсаторов удваивается. Как известно, именно электролитические конденсаторы в большинстве случаев определяют время безотказной работы силового преобразователя.

Графические зависимости основных параметров 40-вольтового IRFP4004PBF

На рисунке 2 приведены зависимости сопротивления канала в открытом состоянии (максимальное значение при Uзи = 10 В) от температуры перехода и полного заряда затвора Qg от напряжения Uзи для транзистора IRFP4004PBF.

Зависимости Rds(on) от температуры перехода, заряда затвора от напряжения затвор-исток для транзистора IRFP4004PBF

Рис. 2. Зависимости Rds(on) от температуры перехода, заряда затвора от напряжения затвор-исток для транзистора IRFP4004PBF

    Новейшая технология Trench HEXFET обеспечивает низкий рост сопротивления открытого канала от температуры перехода. Новые транзисторы серии IRFPxxx обеспечивают высокие динамические характеристики при низкой мощности управления, устойчивость к лавинному пробою и надежную работу в режимах жесткого переключения в широком диапазоне частот.На рисунке 3 приведены выходные характеристики IRFP4004PBF (графики снимались при длительности импульсов менее 60 мкс и температурах перехода 25°С и 175°С).

Выходные характеристики IRFP4004PBF при длительности импульса менее 60 мкс

Рис. 3. Выходные характеристики IRFP4004PBF при длительности импульса менее 60 мкс

Нижние кривые иллюстрируют работу транзистора при управляющем напряжении 4,5 В, что близко к логическим уровням цифровых микросхем с питанием от 5 В.

На рисунке 4 иллюстрируется зависимость максимально допустимых токов транзистора IRFP4004PBF от температуры корпуса, ограниченных кристаллом и выводами корпуса транзистора.

Максимальные токи IRFP4004PBF, ограниченные кристаллом и выводами

Рис. 4. Максимальные токи IRFP4004PBF, ограниченные кристаллом и выводами корпуса TO-247AC

    К сожалению, полностью реализовать потенциал кристалла транзистора IRFP4004PBF в корпусе ТО-247АС невозможно (для этого нужен более мощный корпус), однако и корпус ТО-247АС ограничивает ток для IRFP4004PBF на уровне 195 А (режимы измерения см. в документации производителя), что является очень высоким показателем для приборов такого класса.

Заключение

     Главные преимущества новых МОП-транзисторов IR — ультранизкое сопротивление открытого канала и недорогой стандартный корпус ТО-247АС. При модернизации серийно выпускаемых преобразователей энергии в большинстве случаев достаточно без изменения схемы и печатной платы заменить используемые ранее транзисторы на новые из серии IRFP4xxx. При замене нескольких параллельно включенных транзисторов на один новый получается ощутимый выигрыш в цене и надежности за счет снижения выделяемого тепла и увеличения срока службы электролитических конденсаторов. Всего пять новых транзисторов могут заменить большое количество транзисторов IR предыдущих поколений и довольно большое количество аналогичных приборов других производителей (см. таблицы 1, 2 и 3 данной статьи). В статье рассмотрены транзисторы только наиболее популярных мировых производителей MOSFET, хорошо известных нашим разработчикам, но, конечно, читатель может попробовать заменить и транзисторы от производителей, не рассмотренных выше.

Евгений Звонарев

Микроконтроллеры. Достоинства и недостатки

Картинки по запросу Обзорная статья про микроконтроллеры     В 1971 придумали разместить всю обвязку процессора (ОЗУ, контроллеры портов, ПЗУ и т.д.) на одном чипе. В 1980 intel уже выпускает первый микроконтроллер.Микроконтроллеры (старое красивое название — однокристалльные микро-ЭВМ) в настоящее время имеют невероятно много областей применения. От промышленной автоматики до бытовых приборов, от управления ядерными установками до детских игрушек, от секретных военных систем до переключения каналов в вашем радиоприемнике. Одним словом, проще перечислить, где они не применяются. Около 55% проданных в мире процессоров приходится на 8ми битные микроконтроллеры. Изобретение и дальнейшее развитие микроконтроллеров произвело настоящую революцию в цифровой электронике. Изменились не только схемотехника и элементная база, но и сами принципы построения систем. Значительные изменения претерпел и цикл разработки. Появились целые классы устройств, существование которых было бы невозможно без контроллеров.  Но у всякой технологии, как бы хороша она не была, всегда есть обратная сторона. Достоинства и недостатки, особенности  и ньюансы в разработке схем и софта — этому посвящен собирательный цикл данных статей собранных на просторах интернета и по следам печатных изданий. Материал, размещенный в данном разделе как всегда ориентирован на НАЧИНАЮЩИХ радиолюбителей.

 

Читать далее

Отладочная плата STM32F4-DISCOVERY

Картинки по запросу stm32f4-discovery

   32-разрядные микроконтроллеры выпускаются многими производителями, но наиболее широкое распространение, на текущий момент, получил продукт совместной франко-итальяно-японской фирмы STMicroelectronics (STM). Достаточно низкая стоимость, удобство программирования и наличие бесплатного ПО способствовали его продвижению. Выпуск отладочных плат с данными микроконтроллерами для STM стало практически уже стандартом. Наличие готовой периферии, собранной уже на плате,  упрощает процесс тестирования и отработки отдельных частей программ как начинающему пользователю (только начавшему изучать 32 разрядные системы) так и опытному разработчику.

  Для начинающих разработчиков производители предлагают, так называемые, оценочные платы, на которых устанавливается тот или иной микроконтроллер со схемами обвязки и различной периферией. Обязательным атрибутом оценочных плат сегодня является большое число контактов, которые позволяют получить доступ практически ко всем портам микроконтроллера, а также интерфейсы в виде светодиодов и кнопок.  Также во многие оценочные платы встраивается программатор, который позволяет программировать внешние микросхемы.  В таблице ниже приведены оценочные платы начального уровня линейки STM32F4.

Плата Микроконтроллер Периферия
STM32F429I Disco STM32F429ZIT6 (180 МГц, 2 Мб Flash, 256 Кб ОЗУ, LQFP144) Встроенный программатор/отладчик ST-LINK/V2, дисплей 2.4″ QVGA TFT, ОЗУ SDRAM 64 Мбит, гироскоп, USB-OTG, 6 светодиодов, 2 кнопки
STM32F407 Discovery STM32F407VGT6 (168 МГц, 1 Мб Flash, 192 Кб ОЗУ, LQFP100) ST-LINK/V2, 3-х осевой акселерометр, цифровой микрофон, USB-OTG, 24-разрядный аудио ЦАП с усилителем класса D, 8 светодиодов, 2 кнопки
STM32F401C Disco STM32F401CVT6 (84 МГц, 256 Кб Flash, 64 Кб ОЗУ, LQFP100, низкое энергопотребление) ST-LINK/V2, гороскоп, компас, цифровой микрофон, USB-OTG, 24-разрядный аудио ЦАП с усилителем класса D, 8 светодиодов, 2 кнопки
STM32F401 Nucleo STM32F401RET6 (84 МГц, 512 Кб Flash, 96 Кб ОЗУ, LQFP64, низкое энергопотребление) ST-LINK/V2, разъем для подключения шилдов Arduino, 2 светодиода, 2 кнопки

   Популярность подобных отладочных плат заключается в том, что кроме кристалла контроллера, периферии, изготовитель предлагает комплект библиотек-полуфабрикатов для разработки готовых приложений даже на отладочных платах. Но не смотря на все это имеется и ряд подводных камней, которые «всплывают » по ходу работы с платой. Поэтому с начала следующего года в разделе библиотека появится ряд статей, ориентированных на НАЧИНАЮЩИХ радиолюбителей, которые решили освоить программирование 32-разрядных микроконтроллеров. Цикл статей будет посвящен созданию проектов в среде STM32CubeMX (с использованием библиотеки компании STM32 — HAL) и программированию платы STM32F407-DISCOVERY с помощью программы IAR AVR Embedded Workbench на СИ. У этой платы имеется две модификации: MB997C и MB997B. Первая пришла на смену второй и имеет на борту более современную микросхему акселерометра LIS3DSH взамен устаревшей LIS302DL.

Основные компоненты на плате STM32F407 Discovery

Обратная сторона платы имеет две гребенки сдвоенных выводов для установки/подключения в изделие или к стенду через шлейфы с разъемами.

Вид снизу оценочной платы STM32F407 Discovery

   Основные характеристики этой платы:

  • 32-битный микроконтроллер STM32F407VGT6 с ядром ARM Cortex-M4F с 1 Мб памяти программ и 193 Кб ОЗУ в 100-выводном корпусе LQFP100 с тактовой частотой 168 МГц. Встроенные операции с плавающей точкой (FPU).
  • Встроенный программатор/отладчик ST-LINK/V2 с возможностью выбора режима работы (позволяет программировать внешние микросхемы, используя SWD-коннектор для программирования и отладки)
  • Питание платы: через шину USB или от внешнего 5В источника питания
  • Питание для внешних устройств: 3В и 5В
  • 3-х осевой МЭМС акселерометр на базе микросхемы LIS302DL компании ST
  • Всенаправленный цифровой МЭМС микрофон на базе микросхемы MP45DT02 компании ST
  • Аудио ЦАП CS43L22 со встроенным усилителем класса D
  • Восемь светодиодов: LD1 (красный/зеленый) для индикации активности шины USB, LD2 (красный) для питания 3.3В, 4 пользовательских диода: LD3 (оранжевый), LD4 (зеленый), LD5 (красный) и LD6 (синий), 2 диода USB OTG: LD7 (зеленый) для VBus и LD8 (красный) при перегрузке
  • Две кнопки (Reset и User)
  • USB OTG с разъемом micro-AB
  • Выводные колодки для всех контактов ввода/вывода микроконтроллера для быстрого подключения к макетной плате и простого проведения измерений

     Большим плюсом является наличие в микроконтроллере модуля для работы с числами с плавающей точкой, что увеличивает скорость обработки в приложениях, связанных, например со спектральным анализом (для вычисления БПФ) или же в БПЛА для алгоритмов ориентации, если вдруг кто-то захочет создать на базе этой платы робота или квадра-гекса и прочие коптеры.

     Тем кто привык работать с отлачиком  JTAG немного не повезло — разъема под него нет. Вместо этого используется внешний программатор/отладчик ST-LINK.

     Ниже представлена упрощенная, практически структурная, схема платы.

Структурная схема платы STM32F4 Discovery

    Общее питание платы осуществляется от источника 5В. На колодке штырьевых контактов имеется вывод «+5 V» к которому можно подключить внешний источник питания. Благодаря диоду D1 есть возможность одновременно использовать внутренний и внешний источники питания. При отсутствии отдельного источника 5В подается через мини-USB разъем «CPU» с компьютера. Из-за диода D1 на микро-USB разъеме «OTG» будет чуть меньшее напряжение. Формирование питающего напряжения 3В происходит внутри платы и используетсяне для всех узлов периферии. Из-за диода Шоттки D3 напряжение +3 В не является строго стабилизированным. По умолчанию, общее питающее напряжение в плате и подключаемых к ней элементах должно быть в пределах 2,9-3,3В. Ток нагрузки через контакт «+3V» не должен превышать 150 мА. Если вместо джампера J1 подключить амперметр, что можно увидеть, что, учитывая потребляемый микроконтроллером ток, реально выдается 80-130мА.

   Программатор ST-Link реализован на микроконтроллере STM32F103C8T6 (см. рисунок платы выше). Основной программируемый микроконтроллер подключается для программирования через два джампера J2 и J3. Для программирования внешних микросхем, используя разъем «SWD» эти джамперы необходимо удалить.

  Как уже упоминалось — на отладочной плате есть готовые сконфигурированные устройства. Для работы цифрового МЭМС-микрофона, 3-х осевого акселерометра и аудио ЦАП задействованы несколько линий портов микроконтроллера. Данные передаются по шинам SPI, I2C, I2S. Поэтому при подключении к плате новых периферийных устройств пользователя или программирование задействованных для уже установленной периферии портов надо быть очень внимательным. В ряде случаев, наблюдалось неправильная работа платы целиком или отдельных портов, не из-за программных ошибок, а из-за подключения нагрузок (создания сигнальных выходов) на уже подключенных портах, где узлы встроенной в плату периферии искажали или блокировали сигнал .

В таблице приведены задействованные периферией и свободные порты.

Вывод Функционал
PA0 Кнопка «User»
BOOT0 Вход бутлоудера, сигнал BOOT0
PB2 Вход бутлоудера, сигнал BOOT1
PA1-PA3, PA8, PA15, PB0, PB1, PB4, PB5, PB7, PB8, PB11, PB13-PB15, PC1, PC2, PC4-PC6, PC8, PC9, PC11, PD0-PD3, PD6-PD11, PE2, PE4-PE15 Свободные линии I/O, с возможностью комутации к 5 В, максимальная нагрузка ±25 мА, pull-up/down резисторы 30…50 кОм (всего 46 линий)
PB12 Свободная линия с pull-up/down резистором 8…15 кОм
PC13 Свободная линия с нагрузкой ±3 мА
PA3-PA6, PB6, PB9, PC7, PC10, PC12, PD4 Стереофонический аудио ЦАП CS43L22
PA5-PA7, PE0, PE1, PE3 3-х осевой акселерометр LIS3DSH
PA9-PA12, PC0, PD5 Разъем микро-USB (OTG)
PA13, PA14, PB3 Разъем программатора SWD
PB10, PC3 Встроенный цифровой микрофон MP45DT02
PC14, PC15 Кварцевый резонатор 32 кГц (есть место)
PD12-PD15 Зеленый, оранжевый, красный, синий светодиоды
PH0, PH1 Кварцевый резонатор 8 МГц для МК
NRST Внешний начальный сброс МК
+3V, +5V, VDD, GND, NC Цепи питания 3 В, 5 В, МК, «земля», пустой контакт

Чтобы проверить работоспособность платы:

  • Удостоверьтесь, что на плате установлены перемычки JP1 и CN3
  • Подключите плату STM32F407 Discovery к компьютеру, используя USB-кабель типа A/mini-B через мини-USB разъем CN1 программатора ST-Link на плате для подачи питания. Засветится красный светодиод LD2 (PWR) и начнут мигать четыре светодиода (зеленый, оранжевый, красный, синий), находящиеся между кнопками B1 и B2
  • Нажатие пользовательской клавиши B1 включает МЭМС акселерометр. Четыре цветных светодиода будут показывать направление движения платы и скорость. При подключении к компьютеру через второй USB-разъем на плате CN5, используя кабель типа A/micro-B, плата распознается как стандартный манипулятор «мышь».

Демонстрационное ПО, различная документация на плату STM32F407 Discovery, а также примеры, позволяющие ознакомится с особенностями семейства микроконтроллеров STM32F4 доступны на официальном сайте STMicroelectronics. Документация и описания различных библиотек на сайте производителя выполнены на английской языке. Общее описание микроконтроллера на базе ядра CORTEX M4 составляет примерно 1700 страниц. Частичный перевод разделов будет публиковаться в цикле статей в соответствующих разделах.

Информация представлена с разных интернет источников.

LM386 — микромощный усилитель

  Данная микросхема, производимая компанией National Semiconductor, прочно закрепила свое положение в ряде конструкций, где необходим экономичный и мощный усилитель НЧ. В описание от производителя говорится, что область применения данной микросхемы широка ( в унч ам-фм радиоприемников, унч для носимых плееров, домофонах, телевизионных радиоприемников, линейных драйверов-предусилителей, маломощных драйверов для сервомашинок и прочее). И конечно же, эта микросхема привлекает к себе начинающих радиолюбителей — в первую очередь минимальным количеством элементов во внешней обвязке и удобным диапазоном питания от 4 до 12 вольт. А для исполнения LM386N-4 диапазон питающего напряжения от 5 до 18 вольт.

  Но существуют и свои подводные камни для этой микросхемы. Ссылка на pdf — файл с даташитом (на англ.) LM386 здесь. Как видно из него существуют модификации с индексами N-1, М-1, N-3, N-4  и только последняя ( с расширенным напряжением питания) выдает мощность более 1 Вт. Остальные имеют задаваемый коэффициент усиления (от 20 до 200), но при выходной мощности 325 (N-1, М-1) и 700 (N-3) мВт соответственно. Это пожалуй самая частая ошибка для начинающих радиолюбителей, мало обращающих внимание на индексы и пытающихся «выдавить» из кристалла 1 Вт при Ку=200. Чаще всего результатом являются серьезные искажения звука с Кг более 15%, после чего микросхему откладывают в сторону и бывает навсегда.

  На практике, правильно включенная обвязка микросхемы с соблюденными параметрами элементов, является залогом надежной и длительной работы в правильном режиме этого чипа. Вот самая простая схема включения микросхемыс Ку=20.

lm386

   Схема по входу представляет собой сдвоенный усилительный дифференциальный каскад. Чтобы сделать LM386 более универсальным усилителем, предусмотрены два контакта (1 и 8) для управления усилением. При разомкнутых контактах 1 и 8, внутренний резистор 1,35 кОм устанавливает Ку=20 (26 дБ). Если подключить электролитический конденсатор 10 мкФ с вывода 1 на 8, минуя резистор 1,35 кОм, коэффициент усиления увеличится до 200 (46 дБ). Если последовательно с конденсатором подключается резистор , коэффициент усиления может быть установлен на любое значение от 20 до 200. Кроме того, регулирование усиления также может быть выполнено путем емкостной связи через резистор (или полевой транзистор) вывода 1 на общий провод. Для подавления помех по цепи питания (выводы 4 и 6) желательно разместить как можно ближе к корпусу микросхемы керамический конденсатор емкостью 0,1мкФ и электролитический 100мкФ.  Также допускается включение керамического конденсатора, емкостью 0,47 — 1мкФ между переменным резистором на входном выводе 3, для исключения шунтирования входного сопротивления усилителя. Менять значения элементов выходной цепи R1, C1, C2 производителем не рекомендуется.

lm386-1

   Дополнительные внешние компоненты могут быть размещены параллельно с внутренними резисторами обратной связи для адаптации коэффициента усиления и частотной характеристики для отдельных приложений. Например, можно увеличить низкий басовый отклик сигнала, формируя путь обратной связи. Это делается с помощью цепи RC от вывода 1 до 5 (параллельно с внутренним резистором 15 кОм). Для эффективного усиления басов на 6 дБ: R = 15 кОм, самое низкое значение для хорошей стабильной работы — R = 10 кОм, если контакт 8 разомкнут и не используется. Если RC включена между выводами 1 и 8, тогда можно использовать R = 1…2kОм. Это ограничение связано с тем, что усилитель компенсируется только для усиления с замкнутым контуром больше 9. Используя микросхему с большим коэффициентом усиления Ку = 150-200, для стабильной работы следует использовать компенсационную емкость — керамический конденсатор емкостью 0,1 мкФ, включенный между выводом 7 и общим проводом.

lm386-2

   Простое соблюдение правил эксплуатации этого усилителя сэкономит общее время на настройку вашего аппарата в целом. На базе данной микросхемы начинающие радиолюбители строят стетоскопы, аккустические датчики, мегафоны, усилители для наушников и мобильных телефонов и прочее. Микросхема хорошо зарекомендовала себя и как отдельное устройство — УНЧ и в совокупности с другими узлами современной РЭА.

ATMEL AVR

Картинки по запросу atmel  эмблема

В современной радиоэлектронике понятие микроконтроллера прочно укрепилось во всех направлениях. К примеру — собрать экономичную автосигнализацию или сигнализацию на дачу — микроконтроллер, радиоуправление моделями и аппаратами — тоже микроконтроллер, пульты управления и устройства сопряжения компьютера с каким либо внешним устройством — тоже задача решаемая микроконтроллером. Кроме всего этого, сам микроконтролеер может выступать в роли отдельного устройства с определенными функциями. Этот элемент, как радиодеталь, давно применяется в большинстве электронных схем и популярность его растет все более и более. Только в конце 90-х компания Атмел, производитель своих микроконтроллеров серий АТ89 АТ90 ATTiny ATMega, надежно закрепила себя в позиционирование 8 битных многофункциональных контроллеров, а в середине первого 10-летия нового века выпускает 32 разрядные широкодоступные микроконтроллеры с огромным потенциалом на будущее. Но, как показывает практика, не все радиолюбители имеют возможность получить необходимую информацию о данных элементах. У кого то нет возможности получить печатное издание потому что его не публикуют в нужном регионе, а кто то не владеет достаточно английским языком, чтобы прочитать даташит на конкретный контроллер, выложенный на сайте производителя — причины могут быть разные. Поэтому в данной статье приводится ряд электронных версий справочников для программирования атмеловских микроконтроллеров (почему именно атмеловских, а не микрочиповских — потому что это теперь одно и тоже, что показано на их официальном сайте), их внутренне устройство и состав, описание языка программирования и схем программаторов и многое другое. Необходимо напомнить что, Atmel Corporation — изготовитель полупроводниковых электронных компонентов. Компания основана в 1984 году. Имеет свой собственный официальный сайт — http://www.atmel.com

Справочная литература:

Микроконтроллеры AVR семейств Tiny и Mega фирмы ATMEL (А. В. Евстифеев) 2008год.

Микроконтроллеры AVR вводный курс (Джон Мортон) 2006 год

Микроконтроллеры AVR статьи в журналах и публикации

Самоучитель по микропроцессорной технике (Белов А.В.) 2003 год

Микроконтроллеры AVR в радиолюбительской практике (Белов А.В.) 2007 год

Конструирование устройств на микроконтроллерах (Белов А.В.) 2005 год

Применение микроконтроллеров AVR: схемы, алгоритмы, программы (Баранов В.Н.) 2006 год

Самоучитель — разработка устройств на микроконтроллерах AVR (Белов А.В.) 2008 год

Дистанционное управление моделями /500 схем для радиолюбителя/ (Днищенко В.А.) 2007 год

Указанная выше литература также присутствует в разделе — БИБЛИОТЕКА

Новое поколение 8-разрядных микроконтроллеров

Microchip выпускает новое поколение 8-разрядных микроконтроллеров AVR с независимой от ядра периферией

  Новая серия микроконтроллеров с богатым набором возможностей, поддерживаемая веб-платформой START, выпускается с флеш-памятью объемом 4 КБ и 8 КБ

  Microchip Technology выпустила новое поколение 8-разрядных микроконтроллеров tinyAVR. Четыре новых устройства с числом выводов от 14 до 24 и объемом флеш-памяти от 4 КБ до 8 КБ стали первыми микроконтроллерами tinyAVR с независимой от ядра периферией (Core Independent Peripherals – CIP). Новые приборы будут поддерживаться веб-платформой Atmel START – инновационным онлайн инструментом для интуитивно понятного графического конфигурирования встраиваемых программных проектов.

   «Это событие имеет для Microchip очень большое значение, поскольку означает объединение под одной крышей 8-разрядных микроконтроллеров двух самых мощных брендов, – сказал Стив Санги (Steve Sanghi), генеральный директор и председатель правления компании Microchip Technology. – Потребителям нравятся как PIC, так и AVR, и Microchip вкладывает средства в разработку нового продукта, чтобы не только продолжать поддержку существующих приборов, но и расширять заслуживший высокую репутацию портфель AVR».

   Новые устройства ATtiny817/816/814/417 содержат полный набор функций, необходимых для разработки инновационных продуктов, включая компактные приборы с малым числом выводов, но с богатым набором возможностей, с объемом флеш-памяти 4КБ или 8 КБ. В перечень остальных функций и характеристик серии входят:

  • контроллер сенсорного интерфейса,
  • событийная система для координации взаимодействия периферии,
  • программируемые пользователем логические блоки,
  • самопрограммирование для обновления прошивок,
  • энергонезависимая память данных,
  • внутренний генератор 20 МГц,
  • высокоскоростной последовательный интерфейс USART,
  • диапазон напряжений питания от 1.8 В до 5.5 В,
  • 10-битный АЦП с внутренним источником опорного напряжения,
  • ток потребления в дежурном режиме менее 100 нА с сохранением содержимого ОЗУ.

   «Являясь поставщиком номер один на рынке 8-битных микроконтроллеров, предлагающим изделия с ядрами PIC, AVR и 8051, мы стремимся предоставить нашим клиентам больше продуктов, позволяющих им дифференцировать свои разработки, – сказал Стив Дрехобл (Steve Drehobl), вице-президент отделения 8-битных микроконтроллеров компании Microchip. – Благодаря добавлению инновационных возможностей, таких как независимая от ядра периферия, взаимосвязанные аналоговые блоки и интуитивно понятные графические средства поддержки, на протяжении определенного времени доступных в линейке PIC, теперь мы продолжаем помогать пользователям микроконтроллеров AVR в быстром выпуске на рынок самых современных продуктов».

  CIP дает периферийным устройствам, включая последовательные интерфейсы и аналоговые блоки, возможность работать независимо от ядра. В совокупности с использованием событийной системы, позволяющей периферии обмениваться данными без участия центрального процессора, приложения могут оптимизироваться на системном уровне. Это снижает потребление мощности, а также повышает производительность и надежность системы.

  В дополнение к выпуску четырех новых устройств, Microchip добавила их поддержку онлайн инструментом Atmel START для конфигурирования программных компонентов и настройки встраиваемых приложений. Этот бесплатный инструментарий обеспечивает оптимизацию общей структуры, позволяя пользователю сосредоточиться на специфических функциях его приложения.

Поддержка разработчиков

  Для ускорения исследования и разработки своего изделия пользователи могут за $8.88 приобрести новый набор Xplained Mini, совместимый также с экосистемой Arduino. Набор может использоваться для автономной разработки и полностью поддерживается инструментальными средствами создания программ Atmel START и Atmel Studio 7.

Цены и доступность

   8-битные микроконтроллеры tinyAVR нового поколения уже запущены в массовое производство в корпусах QFN и SOIC. Устройства выпускаются в версиях с 4 КБ и 8 КБ флеш-памяти. Цены для партий из 10,000 приборов начинаются от $0.43 за штуку. Для получения дополнительной информации обращайтесь к любым торговым представителям Microchip или к авторизованным дистрибьюторам компании в любой стране мира.

Гальваническая развязка для USB

      В различных разработках радиолюбителей или готовых изделиях бывает необходимо вести управление оборудованием через компьютер. В настоящее время все виды протоколов с малой скоростью — RS-232, LPT, IrPort заменил унивесальный протокол USB. Всего 4 провода и двусторонняя связь, а заодно и питание +5В —  можно использовать от каждого порта USB. На сегодняшний момент существует много преобразователей протоколов из USB  в практически любой другой тип. Остается вопрос электрической защиты портов компьютера от случайного замыкания в исполнительной схеме или (если схема питается отдельно от сети и управляет высокими напряжениями) защиты от потенциала на линии связи. Компания Analog Device предлагает компромис — конечно, микросхема ADuM4160  не сравнится в скорости с форматом USB 3.0, но при этом способна гальванически развязать порт USB при разности потенциалов устройств до 5 киловольт!!!! Общее описание и типовая схема включения находятся в даташите от производителя. ADuM4160.PDF

Распиновка USB

Сугубо ради быстрого информационного просмотра для себя и своих коллег. Просто очень часто надо смотреть на разъемы разных типов и сторон подключения — таким образом решил сделать себе и коллегам радиолюбителям напоминалку по USB различных видов на кабель и слоты.

USB


USB_brief

Разрешение и разрядность.

В современном модельном ряду представленно большое количество микросхем — аналового цифровых преобразователей (АЦП) от разных производителей. Чаще всего, начинающие радиолюбители и разработчики сталкиваются с элементарным вопросом — какой вид (тип) АЦП использовать в своей конструкции. Сколько будет достаточно для измерения и оцифровки сигнала — 8, 10, 12 или лучше сразу 16 разрядов. В этой заметки предполагается решить данную задачу простыми математическими расчетами.

Чаще всего понятие графического разрешения привязывают к размерности графического дисплея в пикселах. Но это только в том случае, если вывод информации ведется на дисплей!!! А если вывод планируется на принтер, то здесь вступает в силу разрешение в dpi — количество точек на дюйм (Для примера — лазерный принтер с разрешением 600dpi сможет разместить на листе формата А4 до 7000 отдельных точек). Тем, кому интересно рассмотреть полностью статью о разрешениях и параметрах растровых и векторальных отображений — рекомендуется посетить этот раздел в WIKI- Разрешение (компьютерная графика)  В нашем случае оговоримся заранее речь пойдет о специализированных и компьютерных графических дисплеях. Остановимся на наиболее популярным размерах матриц компьютеров — 1920×1080, 1600×900, 1366×768 пикселов. Графические дисплеи, применяемые в мобильных телефонах (они также популярны в радиолюбительских конструкциях) имеют широкую комбинацию размерности — 96х96, 128х128, 256х256 и прочие.

АЦП различного типа и алгоритма работы имеют разные скорости обработки сигналов — это параметр, который выводится на горизонтальное разрешение графического дисплея. Разрядность АЦП — вертикальное разрешение графического дисплея. Нетрудно подсчитать что для:

8 разрядов   2^8=256 точек для отображения максимальной амплитуды сигнала на дисплее;

10 разрядов 2^10=1024 точек для отображения максимальной амплитуды сигнала на дисплее;

12 разрядов 2^12=4096 точек для отображения максимальной амплитуды сигнала на дисплее;

16 разрядов 2^16=65536 точек для отображения максимальной амплитуды сигнала на дисплее.

Как видно, АЦП от 8-ми до 12-ти разрядов могут обеспечить разрешение и оцифровку графического сигнала для большинства задач. Таким образом, при выборе устройства индикации, необходимо четко представлять разумную достаточность оцифровываемой и выводимой графической информации. Кроме того, следует помнить, что применение высокоразрядных АЦП в первую очередь в прицезионных измерительных системах, требует использование специализированных источников опорного напряжения (ИОН), малошумящих цепей и входных каскадов согласования для подводимого к АЦП оцифровываемого сигнала, поскольку диапазон входных напряжений у этих микросхем весьма невелик и составляет предел от 0 до 1 или 2В максимум. В промышленности и науке широко применяются 16-, 24 и даже более разрядные устройства. Поэтому  эксплуатация таких АЦП требует высочайшей точности при калибровке всего измерительного комплекса — от датчиков и цепей подключения до устройств индикации и вывода на печать.

Учитывая все выше приведенное — малые графические дисплеи (128х128, 256х256) могут с достаточной информативностью отображать данные 8-и разрядного АЦП. При организации графического интерфейса на компьютере с помощью отдельного программного обеспечения, путем подключения устройства через комуникационный порт, следует обратить внимание, что выводить информацию на полный размер экрана не всегда удобно, если учесть что на форме кроме отображения сигнала должен присутствовать виртуальный минимальный кнопочный интерфейс для управления данного устройства. Не следует так же забывать и о том, что если устройство и софт выполняется с целью повторения, то надо принять во внимание и то что он может запускаться и на нетбуке с минимальным размером матрицы, и на ноутбуке и на стационарном компьютере с разными типами мониторов.

Пример возможного интерфейса на мониторе компьютера.

Высокоскоростной АЦП AD9280

   Недавно пришлось иметь дело с этой микросхемой AD9280 — собирать быстрый АЦП с паралелльным выходом. Предварительно, как обычно, пролистав великие просторы гугловского интернета, успел отметить — схем, в которых применяется данная микросхема достаточно много, как и вопросов по ней, а вот удобно читаемого описания работы (во всяком случае на русском языке) практически нигде нет. Единственным источником является стандартный даташит от производителя — Analog Device AD9280.

Чем удобен данный чип?? — Одним из достоинств является удобная интеграция выводов (если смотреть на корпус микросхемы сверху — все левые выводы цифровые, а все правые — аналоговые) Соединение аналоговой и цифровой «земли» обязательно проводится под корпусом микросхемы (обязательное замечание из даташита). Расположение выводов питания по цифровым и аналоговым цепям также упрощает топологию разводки платы — так как присутствуют рядом с выводами соотвествующих «земель». Скорость работы определяется тактовыми импульсами (подаются на отдельный вход) и достигает 32МPSа. Здесь предлагается перевод оригинального даташита Analog Device AD9280 на русский язык в стиле как есть (то есть переведены самые необходимые абзацы с описанием работы чипа без литературной обработки).

Из практики работы с микросхемой — необходимо выполнить несколько условий. Микросхема выдает код сигнала на каждом 4 тактовом импульсе — соответственно тактировать ее для необходимой скорости надо на соотвествующей частоте!!! Для исключения сбоев в оцифровке имеется вывод переполнения по уровню — для уточнения полученного кода. Диапазон работы зависит от конфигурации внутреннего/внешнего опорного источника напряжения — и может быть настроен на предел 0 — 1В, 0 — 2В, среднюю точку в пределе 0 — 1В, 0 — 2В. Кроме ограничения входного сигнала желательна также развязка через буфер по входу (поскольку коммутаторы АЦП делают в процессе обработки замыкание по входу на низкоомную нагрузку). Сам АПЦ очень просто подключается напрямую к микроконтроллерам разных серий (я использовал AVR серии ATMega) и имеет уровни совместимые с ттл и кмоп при питающих напряжениях от 3,3В до 5В. Входную цепь можно выполнить как для однополярного сигнала, так и дифференциальным входом.

« Предыдущие