Archive for the 'Electronics' category

Зачем уменьшать размер базовых элементов процессоров

Апр 22 2012 Published by under Classes, Electronics

При прохождении прекрасного курса электроники от MIT, нашел ответ на давно занимавший меня вопрос — зачем производители процессоров всеми силами стремятся уменьшить размер элементов (техпроцесс)? Казалось бы, от уменьшения одна головная боль — строже нормы чистоты помещения, сложнее изготавливать шаблон для литографии, начинают влиять квантовые эффекты, сложнее контролировать качество и т.п. Миллионы долларов вкладываются в исследования, а нафига, собственно?

После изучения структуры MOSFET-транзистора и других элементарных вещей, я для себя сформулировал три причины.

Первая: эффекты, связанные с длиной волны света и частотой сигналов. Вся электроника (и не только она) строится на абстракциях и упрощениях. Для того, чтобы можно было безбоязненно комбинировать элементы между собой, не выполняя заново полный анализ, для элементов должен выполнятся принцип суперпозиции.

Чтобы выполнялся принцип суперпозиции, должно выполнятся требование, согласно которому масштаб сигнала должен быть значительно больше чем задержка распространения сигнала в схеме. То есть, при частоте в 3 ГГц, зная скорость света, получаем что размер схемы должен быть значительно меньше 10 см. Значительно, это значит раза в 3-4.

Вторая: энергопотребление и тепловыделение. Чем меньше элемент, тем меньше он потребляет и выделяет энергии. Правда, с уменьшением размера, увеличиваются сложности с теплоотводом, так что, видимо плюсы и минусы компенсируются.

Третья: MOSFET-транзиторы, из которых современный процессор состоит чуть более чем полностью, представляют собой не просто переключатель, управляемый напряжением. Из своей структуры, он также представляет собой маленький конденсатор, емкость которого исчисляется фемто-фарадами, но все-таки не нулевая. Каждый конденсатор вносит небольшую задержку в распространение цифрового сигнала, которая при увеличении количества связанных компонентов суммируется. В результате, на выходе вместо прямоугольного импулься мы получаем примерно вот такое:

Паразитную емкость можно уменьшить, уменьшив размеры самого транзистора. Количество же транзисторов, как мы знаем, подчиняется закону Мура, соответственно, размер их также должен уменьшаться пропорционально, чтобы задержки в гигагерцовых сигналах не сводили на нет итоговую производительность.

No responses yet

Компас2: моделирование

Май 15 2011 Published by under Electronics

Flip coil driver:

Раньше упускал из виду что для переворачивания магнитного поля датчика ток должен течь в обе стороны. Поправил. Сейчас верхний транзистор открывается при нарастании, нижний при спаде сигнала. В результате кондюк заряжается то так, то эдак, и через Rcoil туда-сюда фигачит короткий импульс в 1A.

Усилитель:

Деталюшки заказал, пока едут, буду заниматься окончательной схемой-платой-прошивкой.

2 комментария

Компас2: дизайн

Май 12 2011 Published by under Electronics

Дочитал зубодробительный аппнот, нарисовал схему будущего девайса.

Как легко заметить, делать все в железе я не собираюсь, а буду обрабатывать поправки и калибровку программно (заодно поразвлекаюсь с PIC12 и I2C).

Сигнал с датчика усиливается по X и Y:

Для автоматической компенсации смещения (в зависимости от температуры, напряжение на выходе датчика смещается вверх или вниз), используется т.н. flipping scheme — периодически через специальный резистор пропускается короткий импульс около ампера, и показания датчика инвертируются. Это позволяет определить смещение.

Импульс генерируется следующей схемой:

Отдельный резистор в датчике (comp) занимается его размагничиванием. Но так как по даташитам ток там требуется небольшой (15 mA), импульсы будет генерировать микроконтроллер напрямую.

2 комментария

Не работает ни фига

Май 09 2011 Published by under Electronics

Значит, настало-таки время про транзисторы почитать :)

По идее, через резистор R1 должны проходить периодические импульсы тока в полампера (для размагничивания полоски пермаллоя компаса). Импульсы управляются микроконтроллером, и открывают-закрывают транзистор. А он, зараза, похоже не открывается-закрывается, а все время открыт (ChargeCurrent не нулевой, а около 23mA).

UPD: оказалось, дело было в конденсаторе, который в протеусе должен быть электролитическим. Ну и транзистор я какой-то корявый выбрал (MMBT2222 в протеусе без SPICE-модели, поэтому схватил первый попавшийся). Сейчас вкорячил 2N4124, который является аналогом КТ503Б.

Стало вот так:

UPD2: нет, КТ503Б сгорит нафиг, КТ660А вроде подходит.

4 комментария

Электроника для бедных

Май 08 2011 Published by under Electronics

Как заниматься радиоэлектроникой без паяльника, мультиметра, блока питания, осциллографа, генератора сигналов, логического анализатора, программатора и кучки деталюшек рассованых по коробочкам? Как как, нормально:

Раньше пользовался qucs, но сейчас окончательно и бесповоротно подсел на proteus. Особенно меня вштырило когда запустил моделирование микроконтроллера со встроенным USB. Немного пошуршав, система нашла новое устройство, которое тут же и заработало. При этом доступна отладка прошивки, анализаторы, и еще много всего, в чем еще не разобрался.

На очереди еще LTSpice и Multisim.

2 комментария

Компас: kmz52

Апр 28 2011 Published by under Electronics

Начал читать аппноты на kmz52, а там трешак, взрывающий мозг (мой по крайней мере):

И это лишь один канал, по хорошему, надо бы два. И логику на микроконтроллере, для вычислений. Но зато, компас, судя по всему, добротный выйдет. Не то что любительские поделки.

Либо есть еще вот такой вариант, сильно менее заморочный.

6 комментариев

Компас: окончание первой итерации

Апр 27 2011 Published by under Electronics

Повторные эксперименты и чтения даташита привели к неутешительному выводу — выбран не тот датчик, и чувствительности его для компаса не хватает. Эту плату распаивать не буду, так как она скорее всего еще пригодится для обратной связи с какой-нибудь механикой.

Вторая итерация будет на KMZ52, уже после праздников.

No responses yet

Компас: монтаж

Апр 26 2011 Published by under Electronics

Вытравил вчера плату

Continue Reading »

3 комментария

Компас: плата

Апр 24 2011 Published by under Electronics

Дорисовал плату. Был вариант вообще без перемычек, но побоялся лепить тонкие дорожки.

Засветилось все на отлично, завтра протравлю и паять.

Это, кстати, первая плата где вообще ничего не пришлось после засветки дорисовывать. А всего-то нужно было догадаться повернуть УФ-лампу так, чтобы две трубки (П-образные) были параллельно плате.

4 комментария

Компас: схема и набросок платы

Апр 23 2011 Published by under Electronics

Как оказалось, TOPOR очень удобно использовать для автоматического размещения компонентов, с последующим ручным рисованием дорожек. Заставить его нормально развести сходу не получилось, да и чтобы напечатать, нужно бубнодансы исполнять, а вот как общую идею топологии — быстро, просто и хорошо.

Из такой схемы:

Получился вот такой прототип:

Всего одна перемычка, нормально. Правда, вопрос, смогу ли я под пузом SO-8 провести две дорожки (SO-8 имеет размер 5×5 миллиметров примерно). Размер всей платы 25mmx25mm.

Завтра дорисую и буду делать.

UPD: блин, перемычка пойдет прямо под датчиком, фигово.

2 комментария

Older posts »