Laboratorium zaawansowanej elektroniki i automatyki 7
„Potrzeba jest matką wynalazków” Wszystkie wielkie wynalazki powstały przy rozwiązywaniu konkretnych problemów. Wynalazki wszechczasów czyli tranzystory bipolarne i Mosfet powstały w Bell Laboratories przy wieloletnim poszukiwaniu alternatywy dla dużej i energo żarłocznej lampy elektronowej.
W 1964 roku Bell uruchomił testową między wybrzeżową linie komunikacyjną PCM o zdumiewającej wówczas szybkości 224 Mbits/sec i poświęcił jej cały numer BSTJ. W konstrukcji użyto tranzystorów krzemowych o Ft=1 GHz i germanowych o Ft aż 4 GHz ale cieniutka warstwa germanu była na krzemie. Bell zarzucił tą technologie do której wrócono po 30 latach. Od lat w każdym telefonie komórkowym są układy w technologii SiGe. Bell nie rozpoznał też potencjału tranzystora Mosfet, który wynalazł, tak samo jak potężny kiedyś General Electric i wiele innych firm nie rozpoznało potencjału szerokopasmowej komunikacji i Internetu.
Fizyka krzemu dla tranzystora bipolarnego daje nieprzekraczalny iloczyn napięcia Uce i częstotliwości Ft. Od dawna wiadomo że dla przyrządów mocy lepsze od krzemu - Si są SiC i GaN ale sprzedaż produkcji z tych technologi idzie opornie z racji wysokiej ceny będącej skutkiem słabego opanowania technologi i małej produkcji. Ale sprzedaż jednak rośnie co przynosi optymizm N.B. Diodę i diodę LED z SiC odkryto w 1907 roku ale miała nędzną sprawność.
Podstawę produkcji stanowi jednak adoptowana technologia „krzemowa”.
Tesla znana jest ze swoich oryginalnych pomysłów. Akumulator samochodu składa się z połączenia bardzo dużej ilości komercyjnych, małych akumulatorów. Wszyscy producenci EV poza nią stosują w inwerterze do silnika moduły IGBT. Tesla na płycie drukowanej ( warstwa miedzi na PCB do energoelektroniki jest dużo grubsza niż w typowej PCB półmostka ( są ich trzy ) umieszczała 28 tranzystorów mocy IGBT czyli po 14 połączonych równolegle. Niedawno Tesla dla podniesienia sprawności invertera EV użyła w nich tranzystorów SiC. W Europie „masowo” produkował je tylko koncern ST na jednej linii z „wafla” średnicy zaledwie ... 150 mm i Tesla zakontraktowała prawie całą ich produkcje.
Jednak krzem jeszcze długo będzie wołem roboczym. Krzemowa technologia produkcji mikroelektronicznej dalej jest doskonalona.
Mikroelektronika rozwija się równolegle z jej zastosowaniami i nawzajem się napędzają. W zautomatyzowanej linii produkcyjnej zastosowano bardzo dużo serwomechanizmów i trochę robotów do przenoszenia „wafli” w ochronnych pojemnikach.
Kalkulatory biurowe produkowano na tranzystorach a później układach scalonych skali SSI i MSI. Były skomplikowane i bardzo drogie. Pierwsze mikroprocesory Intela miały pracować w kalkulatorze. Z procesorem scalono pamięci ROM i RAM i peryferia tworząc mikrokontroler. Producenci zainwestowali też w budowę programów i drogo sprzedawali mikrokontroler z programem w pamięci ROM do konkretnego zastosowania. Na przykład kalkulator. Zbyt duża produkcja mikrokontrolerów i kalkulatorów z nimi spowodowała ogromny spadek cen kalkulatorów i wycofanie się części producentów z zapchanego rynku. PRL kupił zestaw masek oraz informacje technologiczne i produkował układy mikrokontrolerów - kalkulatorów.
Pierwsze 16 bitowe mikrokontrolery do sterowania silników samochodowych powstały już na początku lat osiemdziesiątych czyli przed „swoim czasem”
W 1982 roku koncern ITT wypuścił zestaw układów scalonych wykonanych w technologii NMOS do cyfrowego odbiornika telewizyjnego. DSP sygnałów wizji odbywało się według sztywnego programu wynikającego z hardware procesorów a sygnały audio przetwarzał procesor DSP normalnie programowany. W systemie video zastosowano szybki przetwornik A/D Flash natomiast analogowy sygnał wejściowy i wyjściowy Audio przetwarzano na cyfrowy ( z cyfrowego) przy pomocy modulacji PWM. System wyprzedzał swoje czasy. Przetwarzanie oryginalnych sygnałów analogowych miało niewielki sens. Sens ma cyfrowe nadawanie skompresowanych sygnał wizji i dźwięku i ich odbiór oraz dekodowania. Idee tą ITT mógł już wtedy zrealizować ale ... świat jeszcze nie dojrzał do idei nadawania i przetwarzania sygnałów cyfrowych. Słabo pracowano też nad wydajnym kompresowaniem obrazu i dźwięku chociaż zastosowania transformacji DCT do kompresji i inne algorytmy ( pierwowzór JPG , MPEG...) są sprzed 1974 roku.
W 1979 roku koncern Sony wypuścił wzmacniacz Audio dużej mocy z modulacją PWM TA-N88 do planowanego odtwarzacza płyt CD tworzonego wielkim nakładem środków wespół z Philipsem. Mimo iż był to wzmacniacz z analogową modulacją PWM to marketing dyktował magiczne określenie DIGITAL.
TA-N80 wyprzedził czasy o jakieś 20 lat i wobec bardzo wysokiej, prohibicyjnej ceny miernie się sprzedawał. Sony dostrzegł problem wysokiego poboru mocy jałowej przez SMPS często proporcjonalny do mocy maksymalnej i zastosował bardzo pomysłowy, dwustopniowy zasilacz impulsowy czyli SMPS. Generalnie zastosowano szereg pomysłowych rozwiązań.
W USA ochrona zdrowia ma blisko 18% udział w PKB mimo iż efekt działania tej ochrony jest raczej mierny.
Produkcja nowoczesnego sprzętu diagnostycznego i lekarstw była i jest wysoce rentowna i światowe grono producentów czyli poziom konkurencji jest niewielki. Zatem bogaci produkują i drogo sprzedają a reszta Ziemian kupuje.
Rocznie wykonuje się w świecie ponad 7 mld badań urządzeniami diagnostyki obrazowej. Na różne urządzenia RTG używające promieniowania rentgenowskiego przypada ponad połowa z tych badań.
Moc zasilacza wysokiego napięcia HV w mobilnym rentgenowskim aparacie dentystycznym wynosi od 500 W w górę. Większa jest moc zasilacza HV w mammografach a największa w wielorzędowych Tomografach komputerowych X ( są jeszcze tomografy magnetycznego rezonansu jądrowego i SPECT – Single Photon Emission Tomography ) gdzie przy maksymalnych napięciach -75 ...75KV czyli 150 kV przy prądzie 800 mA moc podana do lampy rentgenowskiej wynosi 120 kW. Wymagania co do stabilności i czystości (brak tętnień ) napięcia są tylko wysokie w Tomografach. Napięcie regulowano odczepami na transformatorze lub stosując regulacje fazową tyrystorami / triakami po stronie sieciowej ale ta regulacja z uwagi na tętnienia był wykluczona w Tomografach. Inwertery z tyrystorami nie przyjęły się szerzej. Zasilacz Tomografu był duży, ciężki, skomplikowany i drogi. W Tomografie napięcie do trójfazowego transformatora wysokiego napięcia HV z uzwojeniami Gwiazda - Trójkąt do zasilania mostków trójfazowych w szeregowych prostownikach (dla redukcji tętnień) zasilano poprzez trójfazowy autotransformator z serwo napędem. Za prostownikami HV w gałęziach + i – stosowano ciągłe regulatory ze specjalnymi triodami lub później łączonymi szeregowo tranzystorami mocy ze skomplikowaną ochrona z m.in warystorami. Gdy w czasie zbierania projekcji zdarzył się incydent obniżenia zasilającego napięcia sieciowego nie możliwy do zregulowania przez niezbyt szybki system serwo autotransformatora proces zbierania projekcji musiał być częściowo lub w całości powtórzony a napromieniowanie pacjenta jest niebagatelne. W świecie około 50% całości promieniowania jonizującego przyjmowanego przez ludzi pochodzi z badań rentgenowskich.
Obecnie Inwerter z tranzystorami IGBT / Mosfet zasila stosunkowo niewielki ( jak na swoją moc ale zbudowany na największych rdzeniach ferrytowych ) transformator z rdzeniem ferrytowym z wieloma uzwojenia HV ( Idea podziału uzwojenia wysokiego napięcia jak w transformatorze Flyback TVC ale ponieważ napięcia jest symetryczne każda część uzwojenie ma podwajacz napięcia a nie tylko diodę. Rzadziej stosowne są wysokiej krotności powielacze napięcia ) oraz prostownikami i kondensatorami umieszczony w hermetycznej obudowie „HV Tank” napełnionej olejem silikonowym. Do sterowania inverterów quasi rezonansowych stosowano procesory DSP ale obecnie wystarczą mikrokontrolery.
Z racji występowania zjawiska przeciągania prądu tranzystory IGBT mają wysokie straty dynamiczne. Mosfety Si mają niższe straty dynamiczne ale znacznie mniejszy iloczyn napięcia i prądu. Mosfety SiC mają znacznie większą moc i możliwa jest praca z większymi częstotliwościami. Rozmiar „HV Tank” w zasilaczu CT przy częstotliwości pracy 100 KHz jest znacznie mniejszy niż przy 18 KHz.
W pierwszych dwóch generacjach Tomografów X stosowano kryształ scyntylacyjny i fotopowielacz/e jako sensory. W trzeciej generacji zastosowano ksenonową komorę jonizacyjna z 256-1024 wyjściami i w kolejnej generacji znów scyntylator i fotodiody (600-1200) lub linijkę CCD takiej samej długości. Zawsze musi być przed sensorami użyty kolimator. Sensorami zajmiemy się dalej.
Dane z zebranych projekcji tomograficznych ( ćwiczenie ! ) można zrekonstruować na obraz przekroju zwykłym komputerem PC z uwagi na potężny wzrost ich wydajności.
Anoda lampy RTG obraca się z szybkością około 9000 obr /min. Zasilanie do tego dostarcza inwerter. Użyte są jeszcze conajmniej dwa serwonapędy do Gantry i kozetki na której leży pacjent.
Już w latach osiemdziesiątych kłopotliwe, wywoływane filmy zostały stopniowo wyparte przez rozwiązania Digital - obraz rentgenowski zbierany był sensorami a sygnał z nich podany do przetwornika A/D. O ile cześć sygnałowa i cyfrowa urządzeń RTG drastycznie staniała to cała część mechaniczna i część mocy staniały niewiele. Skomputeryzowane urządzenia stosujące w komunikacji Ethernet lub Internet są elementem całego systemu informacji z danymi o pacjentach. Standard DICOM (Nazwa Digital Imaging and Communications in Medicine stosowana jest od 1993 roku a pierwsza nazwa - norma NEMA jest z 1985 roku ) stosowany do wymiany danych medycznych jest przestarzały. Pliki mają przesadnie duże rozmiary. Dane nie są w żaden sposób szyfrowane i uwierzytelnione. Od lat dostępne są darmowe i komercyjne przeglądarki do niego.
CT jest duży, ciężki i drogi a odpowiednio adaptowane pomieszczenia nie są tanie. Stąd ważna jest sprawność obsługi w czym odpowiedni system informacji ma duże znaczenie. Proces można automatyzować. Nieprzytomnego anonimowego pacjenta można momentalnie zidentyfikować odciskiem palca i zdjęciem twarzy jeśli nie jest uszkodzona.
Twarde dyski HD komputerów były duże i bardzo drogie mając przy tym śmiesznie małą pojemność. Masową produkcje HD podjęto dla mikrokomputerów PC. Aby obniżyć cenę i powiększyć sprzedaż uruchomiono produkcje całej rodziny wielofunkcyjnych układów scalonych do systemu HD.
Nowoczesny wówczas układ HA13471 z 1987 roku zasilony napięciem 12V z zasilacza komputera steruje silnik BLDC, z wbudowanymi hallotronami detekującymi położenie rotora ( są zasilane szeregowo dla oszczędności mocy ! ), bezpośrednio napędzający talerz dysków HD. Prąd wyjściowy do 2A na fazę jest zwykle wystarczający. Regulator z pętlą PLL pilnuje aby obroty silnika pozostawały w ścisłej relacji do częstotliwości rezonatora kwarcowego. Oczywiście układy do HD znakowane były i są tez tylko nic nie mówiącym osobom trzecim oznaczeniem podanym przez odbiorce dla którego je wyłącznie wyprodukowano. Obecnie produkowane układy zasilające silnik talerza HD niewiele różnią się funkcjonalnością !
Układ HA13471 i inne układy używane w HD i urządzeniach grupy Office Automation nie ma funkcji serwonapędu czterokwadrantowego !
Silniki krokowe służące w HD do pozycjonowania głowic zostały wyparte przez „Voice Coil Motor” od zawsze stosowany w HD komputerów. VCM sterowany był i jest scalonym dedykowanym mostkowym wzmacniaczem mocy, do którego szybko dodano przetwornik D/A z wejściem szeregowym o taktowaniu do 10-50 Mbits/sec.
Z uwagi na szerokie pasmo układy współpracujące w dyskach z głowicami GMR często wykonane są w technologii SiGe.
Słowo Digital eksploatowano bez miary. Przetworniki A/D i D/A w sprzęcie Audio były stosunkowo drogie. Gdy poziom technologi CMOS pozwalał masowo produkować tanie mostkowe Invertery mocy do sterowania głośników były one sterowane sygnałami PWM z DSP bez przetwornika D/A. Texas Instrument osiągnął poziom 2x300 W w TAS5634 czyli 600 Wat mocy wyjściowej Poziom wnoszonych inverterem zniekształceń zależał od czasu martwego który musiał być zerowy lub nawet ujemny aby moment faktycznej zmiany poziomu na wyjściu invertera nie zależał od kierunku prądu obciążenia co skutkowało znacznym poborem mocy jałowej, która dla klasy D miała być mała. Napięcie zasilania musiało być absolutnie czyste i stabilne co też sprawiało kłopoty. Poziom zniekształceń był jednak za wysoki.
Obecnie w urządzeniach dobrej jakości stosuje się wyjściowe przetworniki D/A (są częścią większego układu ) i pracę wzmacniacza PWM w analogowej pętli zamkniętego sprzężenia zwrotnego gdzie w czasie martwym przy małym obciążeniu zachodzi bezstratna komutacja kluczy ZVS ( Zero Voltage Switching ) prądem dławika wyjściowego. O ile rozmiary kluczy mocy spadają powoli to rozmiar tranzystorów procesorów i pamięci ciągle maleje. Mało wydajny 32 bitowy mikrokontroler z funkcjami DSP przy dużej rozdzielczości zajmuje mniej niż 0.2 mm2 powierzchni chipa !
Układ wzmacniacza TAS3251 mocy maksymalnej 2 x 175 W ma wbudowany procesor Audio i przyjmuje standardowy strumień sygnału cyfrowego Audio. ! Ma zintegrowane 24 bitowe przetworniki D/A podające sygnał do analogowych układów PWM ze sprzężeniem zwrotnym.
Bezstratny inwerter PWM moc zasilania oddaje do obciążenia.
Głośniki mają zespoloną impedancje i sprawność wzmacniacza klasy D jest znacznie większa niż klasy B. Mały współczynnik mocy jest przekleństwem dla wzmacniacza klasy B ( obszar pracy bezpiecznej SOS i wydzielane ciepło ) a w klasie D redukuje pobór mocy z zasilacza ! Pobór mocy w klasie D rośnie z kwadratem napięcia wyjściowego nie liniowo jak w klasie B. Sygnały mowy i muzyki mają duże współczynniki kształtu ( Crest Factor) i w kanałach stereofonicznych i systemu dookólnego 5.1 maksima nie występują jednocześnie. Pozwala to znacznie oszczędzić moc kosztownego zasilacza. Przy mocy 6 x 100 Wat ( czyli w szczycie sinusoidy kanału 200 W ale na rezystancji ) moc maksymalna zasilacza wynosić może tylko 150 – 250 Wat ! Przy zasilaniu inverterów CMOS mocy napięcie musi być idealnie stabilne i czyste. Oczywiście program procesora DSP inteligentnie zapobiega katastrofalnemu załamaniu stabilizowanego napięcia zasilacza zmniejszając za duże wzmocnienie przy nietypowym sygnale i to w sposób „beztrzaskowy” O ile wejścia analogowe urządzenia są z reguły znacznie czulsze niż podane do nich sygnały i mocne przesterowanie jest możliwe to dla sygnałów cyfrowych nieoczekiwane ( ! ) przesterowanie może tylko wyniknąć z powodu podniesienia regulacji tonów lub innych funkcji akustycznych.
W przypadku robota czy maszyny CNC z jednym stabilizowanym zasilaczem dwukierunkowym trajektoria ruchu musi uwzględniać ograniczoną moc jednego zasilacza systemu.
Texas Instrument w Application Report SLEA027–May 2005 Power Supply Recommendations for DVD Receivers po analizie norm pomiarów mocy wyjściowej podaje że dla wzmacniacza klasy D amplitunera 5x50 W +100 W w wersji „Low cost ”wystarczy zasilacz 50W, w wersji „Cost effective Option” 114W i w wersji „High Performance Option” potrzeba zasilacza 133W. W takiej też kolejności będzie częstość przycinania wysterowania wzmacniaczy przez program. Do tego trzeba dodać moc do zasilania całej elektroniki.
Poważnym problemem jest konieczność odfiltrowania wyjściowym filtrem LC sygnału PWM. W zakresie radiowym jako dodatkową indukcyjność stosuje się odcinki ścieżek płyty drukowanej PCB. Wiedząc o tym schemat przestaje wydawać się dziwny. Tego że ścieżki są indukcyjnością filtru na zakres radiowy na schemacie w żaden sposób nie zaznaczono.
W kinie domowym Sony DAV-S880 o mocy wyjściowej 6 x 110 Watt widać:
-Na płycie są spore chipy. Największy ma 240 pinów. Konstrukcja ta przypomina płyty komputera.
-Zastosowane „cyfrowe” inwertery mocy sterowane są parami sygnałów PWM z procesora dźwięku. Ponieważ muszą pracować z zerowym lub ujemnym czasem martwym pobierają moc jałowa. Aby ją ograniczyć napięcie z SMPS jest regulowane.. Kolejny sygnał PWM z procesora jest odfiltrowany dolnoprzepustowo i podany jako sygnał zadany napięcia zasilania adekwatnie ( z marginesem ) do ustawionej głośności. Napięcie jest sztywno trzymane. Z tego napięcia trzy niższe napięcia stabilizowane wytwarzają 3 scalone regulatory impulsowe plus 2 liniowe, plus regulatory na płytach.
Aby podwyższyć sprawność SMPS uzwojenia transformatora są sekcjonowane dla minimalizacji bardzo szkodliwej indukcyjności rozproszenia. W Clipperze ograniczającym przepięcie przy wyłączeniu Mosfeta ( klucz jest w układzie scalonym SMPS ) zastosowano specjalną diodę do rekuperacji energii ! Po co te zabiegi – I tak musiano zastosować cichobieżny regulowany wentylator do chłodzenia!
-Złącza analogowe to anachronizm komplikujący i podrażający urządzenie bo i tak sygnały przetworzono na cyfrowe. To koszt płynnego, bezbolesnego przechodzenia przez kolejne epoki technologii
-Odbiornik UKF FM jest w ekranie bowiem poziom zakłóceń w obudowie jest potężny jak na wysoką czułość odbiornika. Szczelna dla promieniowania obudowa kina jest metalowa i na zewnątrz nic się nie wydostaje. Prawie nic.
Tuż przy wtyczkach na kablach głośników są umieszczone dławiki Common aby zredukować promieniowanie radiowe przez przewody jako anteny.
-Aby oszczędzić na połączeniach zestawy przycisków z rezystorami podają kilkupoziomowe sygnały analogowe do mikrokontrolera !
-Do mikrokontrolera można przyłączyć przez „RS232” ( ale sygnały są logiczne a nie poziomami RS232 ) komputer PC ! Funkcja jest używana na etapie testu po produkcji i pewnie przez serwisy.
Napięcie zasilania inverterów mocy CMOS nie przekracza 94V. Dlaczego nie jest możliwe stosowanie wyższych napięć aby do zasilania stosować wyprostowane napięcie sieciowe ?
Technologia CMOS jest bardzo elastyczna i uniwersalna. Drivery do tranzystorów IGBT / Mosfet od 30 lat tolerują napięcie zasilania mostka mocy do 600-1200 V ale w praktyce margines bezpieczeństwa musi być zachowany.
Oczywiście chodzi o pasożytniczą „diodę” antyrównoległą Mosfeta. Jest to naprawdę tranzystor bipolarny ze zwartymi B i E. Jest to dioda szybkości ultrafast tylko do napięcia Uds 100 V a wyjątkowo przy zabiegach technologicznych 150 V. Fizyka jest nieubłagana i nic nie zanosi się na przekroczenie poziomu 100V.
O ile sam tranzystor Mosfet jest szybki to w miarę wzrostu napięcia jego dioda jest coraz gorsza i w dodatku załączony tranzystor przestaje ją bocznikować zabierając jej prąd i uniemożliwiając zbieranie przez nią ładunku Qrr.
Z kolei tranzystor IGBT nie ma diody antyrównoległej ale wynaleziono już sposób aby szybką dioda zintegrować ! Jedna struktura zamiast dwóch ( IGBT i szybka dioda antyrównoległa ) dają szanse na istotne obniżki cen w przyszłości. Produkowane masowo technologią hybrydową trójfazowe mostki IGBT z driverem CMOS są całkiem tanie. Poziom mocy jest ograniczony do kilku kilowatów bowiem przy większych prądach przy komutacji spadek na indukcyjności połączeń powoduje pojawianie się ujemnego impulsu na driverze który nie może być tolerowany. Drivery z optoizolacją są znacznie droższe ale ich cena też spada.
Ponieważ już wiemy jak wylicza się współczynniki dwuwymiarowego rozwinięcia Fouriera dla sygnału PWM dla porządku zestawienie współczynników dla różnych Natural PWM
Litera A oznacza jeden komparator i półmostek oraz sygnał dwupoziomowy a B dwa komparatory i pełny mostek oraz sygnał trójpoziomowy
Litera S od Single oznacza asymetryczną trójkątną nośną ( c jak carrier czyli nośna ) czyli jedno swobodne porównanie na komparator na okres nośnej a litera D od Double symetryczną trójkątną nośną z dwoma swobodnymi porównania przez komparator.
Oczywiście im więcej jest swobodnych porównań na okres nośnej czyli przetworzeń A/D i poziomów sygnału wyjściowego tym mniejsze są inter - harmoniczne. Różnice są ogromne. W mostkach nie ma harmonicznych nośnej.
W praktyce każdy prędzej czy później w programie na mikrokontroler czy PC zetknie się z problemem niedokładnych obliczeń, które jak się wydaje powinny być dokładne. Nawet użycie podwójnej dokładności nic nie daje.
Często jest tak że dla danego argumentu chcemy obliczyć wartość funkcji Bessela kilkunastu rzędów. Znany jest wzór rekurencyjny słuszny dla wszystkich rodzajów (!) funkcji.
Cwiczenie
1. W kinie domowym Sony DAV S-880 ( moc wyjściowa 6 x 110 Watt ) po dwa sygnały PWM z procesora Audio podano do każdego mostkowego invertera mocy kanału czyli jest to rozwiązanie Digital bez pętli sprzężenia zwrotnego. Rezultaty są średnie. Tuner UKF FM z IF jest umieszczony w metalowej obudowie aby nie był zakłócany przez inwertery i układy cyfrowe. Przy przestrajaniu całkiem czułego Tunera FM stwierdzamy istnienie niemodulowanych nośnych. Dobrze jeśli te nośne nie zakłócają akurat odbieranej stacji radiowej. To są oczywiście wysokie harmoniczne PWM emitowane przez przewody głośników jako że po wyjęciu wtyczki anteny - przewodu jest tylko szum jako że ekranowanie odbiornika FM jest szczelne. Jeśli wtyczka ma kabel współosiowy ale bez anteny także jest tylko szum bowiem kabel ma dobre ekranowanie. Jaka jest częstotliwość modulacji PWM ? Dlaczego ta częstotliwość jest taka a nie inna. Z czego to wynika ?
2.Interfejsy CAN urządzeń normalnie pracują na jednej symetrycznej linii sieci komunikacji zakończonej na obu końcach rezystorami zapobiegającymi odbiciom o typowej rezystancji falowej 120 Ohm. Nierzadko w powodu fizycznego umiejscowienia urządzeń musi być zastosowana nieprzewidziana topologia gwiaździsta sieci komunikacyjnej CAN. Stosując jednostronne dopasowanie szeregowe linii równoległym dwójnikiem RL w biernym Hubie linie symetryczne CAN poprzez stratne dławiki czyli odpowiednie koraliki ferrytowe ( ich model to równoległa indukcyjność 2 uH i oporność 47 Ohm ) dołączone są do jednego centralnego rezystora 60 Ohm ( dwa szeregowe rezystory 30 Ohm ) w gwieździe. Rezystor ten w połowie może ( ale nie musi) być szeregowym dwójnikiem RC dołączony do „GND” dla symetryzacji sygnałów wszystkich linii jeśli takowe sensowne GND jest. W układzie testowym jest 6 linii. Na końcu jednej linii transceiver CAN jako nadajnik sterowany jest regulowanym generatorem a na końcu drugiej transceiver CAN odbiera sygnał obserwowany oscyloskopem, którym można też obserwować sygnał CAN. Reszta linii jest zakończona kondensatorkami 6.8 pF udającymi transceiver w modzie odbioru.
Z czego wynikają parametry użytych w Hubie koralików ferrytowych ? Jaka jest maksymalna częstotliwość poprawnego funkcjonowania tego systemu ?
Kiedy w realnym systemie celowe jest załączenie szeregowego dwójnika RC w Hubie do „GND”.
Przyłączając dwa translatory USB-CAN z pomocą ich programów upewnij się że transmisja komunikatów jest bezbłędna przy oczekiwanej prędkości.
Jak zawsze doskonała analiza i synteza trafiona w punkt.
OdpowiedzUsuńPolska ma za to rząd świrów.