WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

№2, февраль 2004 e mail: ekis СОДЕРЖАНИЕ УСИЛИТЕЛИ A. Guery, C. Kitchin Драйверы 16 разрядных АЦП, выполненные на основе быстродействующих ОУ............................................................3

ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Г. Местечкина POL DC/DC преобразователи фирмы Astec Power....................6 ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ К. Скиба Использование программного комплекса Open AT для GSM модемов компании Wavecom....................................10 В. Макаренко Синтезаторы частоты прямого цифрового синтеза................13 ИМС ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ В. Романов ИМС для гальванической изоляции электрических цепей......19 СИГНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ В. Охрименко, О. Клименко Особенности аппаратного интерфейса DSP Blackfin и видеоконтроллера S1D13806..................................................22 КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ В. Голуб Новые микросхемы для однофазных счетчиков электроэнергии..........................26 А. Мельниченко Шина PCI X в компьютерах ROBO 8820..................................32 КОММУТАЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ А. Мельниченко Новости фирмы Harting............................................................35 КОРПУСА И ШКАФЫ А. Мельниченко Корпуса и шкафы фирмы SCHROFF..........................................36 ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ А. Мельниченко Особенности монтажа микросхем в корпусах MLF..................37 КОНКУРС "ЛУЧШАЯ РАЗРАБОТКА ГОДА" Л. Алеев, М. Вовк, В. Горбанев, В. Иванов, А. Шевченко Аппарат восстановления и тренировки движений "БИОФОРМ"......................................44 КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ Портативные компьютеры фирмы IBM сохраняют данные, даже если их роняют на пол....................46 Счетверенные быстродействующие АЦП, выполненные в миниатюрном корпусе....................................46 Малошумящие опорные источники напряжения со сверхнизким температурным дрейфом..............................47 Двухканальные температурные сенсоры, отличающиеся широким диапазоном измеряемых температур и автоматической калибровкой смещения нуля......................47 ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИЗДЕЛИЯ Усилители мощности X PA™ фирмы Analog Devices.............. ЭЛЕКТРОННЫЕ КОМПОНЕНТЫ И СИСТЕМЫ 2004 февраль № 2 (78) МАССОВЫЙ ЕЖЕМЕСЯЧНЫЙ НАУЧНО ТЕХНИЧЕСКИЙ ЖУРНАЛ Учредитель и издатель: НАУЧНО ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ ФИРМА VD MAIS Зарегистрирован Министерством информации Украины 24.07.96 г. Свидетельство о регистрации: серия КВ, № 2081Б Издается с мая 1996 г. Подписной индекс 40633 Директор фирмы VD MAIS: В.А. Давиденко Главный редактор: В.А. Романов Редакционная коллегия: В.А. Давиденко В.В. Макаренко В.Р. Охрименко Технический редактор: Г.Д. Местечкина Набор: С.А. Чернявская Верстка: М.А. Беспалый Дизайн: А.А. Чабан С.А. Молокович Адрес редакции: Украина, Киев, ул. Жилянская, 29 Тел.: (044) 227 2262, 227 1356 Факс: (044) 227 3668 E mail: ekis Интернет: Адрес для переписки: Украина, 01033 Киев, а/я 942 Цветоделение и печать ДП “Такі справи” т./ф.: 456 9020 Подписано к печати 20.02.2004 Формат 6084/8 Тираж 1000 экз. Зак. № 402 154 Перепечатка опубликованных в журнале материалов допускается c разрешения редакции. За рекламную информацию ответственность несет рекламодатель.

e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль CONTENS AMPLIFIERS High Speed Оp Amp Drives a 16 Bit, 1 MSPS Differential Input A/D Converter................................................................3 POWER SUPPLIES Astec Power Point Оf Load DC DC Converters........................6 TELECOMMUNICATIONS Application of Open AT Software Complex for Wavecom GSM modems......................................................................10 Direct Digital Synthesizers..................................................13 ISOLATION ICs Splendid Isolation IC for Electrical Circuits..........................19 DIGITAL SIGNAL PROCESSORS AND MICROCONTROLLERS DSP Blackfin and Videocontroller S1D13806 Hardware Interface Features................................................................22 CONTROL AND AUTOMATION New One Phase Energy Metering ICs....................................26 Computer ROBO 8820 PCI X Bus........................................32 CONNECTION DEVICES Harting New Products..........................................................35 CABINETS AND CASES SCHROFF Cabinets and Cases..............................................36 SURFACE MOUNT TECHNOLOGY Surface Mount Assembly of MLF Packages Features............37 BEST DESIGN ANNUAL CONTEST "BIOFORM" Instrument for Motion Rehabilitation and Training........................................................................44 NEWS BRIEFS Laptops from IBM retain data, even when they're bottoms up..............................................46 Quad High Speed ADCs: Unequaled Performance in Half the Space..................................................................46 Lowest Noise and Lowest Temperature Drift Shunt Voltage References..............................................................47 Dual Channel Temperature Sensor Features Wide Temp Range and Automatic Thermal Offset Calibration................47 PERSPECTIVE PRODUCTS Analog Devices High Performance X PA™ Power Amplifiers...................................................... Monthly Scientific and Technical Journal Founder and Publisher: Scientific Production Firm VD MAIS Director V.A. Davidenko Head Editor V.A. Romanov Editorial Board V.A. Davidenko V.V. Makarenko V.R. Ohrimenko Typographier G.D. Mestechkina Type and setting S.A. Chernyavskaya Layout M.A. Bespaly Design A.A. Chaban S.A. Molokovich Address: Zhilyanska St. 29, P.O. Box 942, 01033, Kyiv, Ukraine Tel.: (380 44) 227 2262 (380 44) 227 1356 Fax: (380 44) 227 3668 E mail: ekis@vdmais.kiev.ua Web address: www.vdmais.kiev.ua Printed in Ukraine Reproduction of text and illustrations is not allowed without written permission. February 2004 No 2 (78) ELECTRONIC COMPONENTS AND SYSTEMS №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua УСИЛИТЕЛИ ДРАЙВЕРЫ 16 РАЗРЯДНЫХ АЦП, ВЫПОЛНЕННЫЕ НА ОСНОВЕ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИХ ОУ * Д ля согласования быстродействующих высокоточных АЦП (с дифференциальным или несимметричным входом) с однопроводными источниками сигналов, имеющими высокое выходное сопротивление, ис пользуются буферные каскады или драйверы на основе быстродействующих ОУ. Особенности применения современных ОУ в качестве драйверов аналого цифровых преобразователей рассмотрены в настоящей пуб ликации. Alain Guery, Charles Kitchin Современные АЦП, отличающиеся высоким раз решением, представляют собой высокоомную на грузку по постоянному току (до нескольких сотен Ом) и быстроизменяющуюся динамическую нагрузку на переменном токе для датчиков и других источников сигналов. Такой характер нагрузки, создаваемой со временными АЦП, приводит к возникновению значи тельных погрешностей при кодировании сигналов. Для устранения данных погрешностей на входе АЦП используют драйверы, выполненные на основе высо кокачественных ОУ с малым временем установления выходного сигнала. Эти усилители имеют входной им педанс до нескольких мегаом и минимальный выход ной импеданс, что позволяет практически исключить влияние изменения входного сопротивления АЦП на точность преобразования сигналов датчиков. Кроме того, ОУ на входе АЦП позволяет согласовать уровни сигналов датчиков с входным диапазоном преобразо вателя, а также уменьшить уровень шумов на входе АЦП путем их фильтрации. Если датчик является од нопроводным, а вход АЦП дифференциальным, драй вер также обеспечивает согласование такого датчика с преобразователем. При выборе ОУ в качестве входного драйвера АЦП следует иметь ввиду, что характеристики усилителя по точности, уровню шумов и искажений, а также вре мени установления выходного сигнала должны суще ственно превосходить аналогичные параметры АЦП. Это вызывает определенные трудности, если исполь зуется быстродействующий АЦП поразрядного урав новешивания с разрешением 16 18 двоичных разря дов. Ниже изложены требования к определению пара метров ОУ на основе известных характеристик АЦП. Требования к времени установления выходно го сигнала ОУ. Для того чтобы полностью использо вать возможности АЦП по скорости выборки входного сигнала, общее время установления драйвера на ос нове ОУ и преобразователя с точностью 1 ЕМР при полном размахе входного сигнала должно быть мень ше времени преобразования, определяемого исходя из максимальной частоты выборки АЦП. Это особен но важно, если АЦП подключен через коммутатор к нескольким источникам входного сигнала. Так, напри мер, общее время установления ОУ и АЦП должно быть менее 1 мкс для быстродействующего 16 раз рядного АЦП с частотой выборки 1 МГц (что имеет ме сто для 16 разрядного АЦП с дифференциальным входом AD7677 или АЦП с биполярным входом AD7671), а также менее 1.25 мкс для 18 разрядного АЦП с частотой выборки 800 кГц (что имеет место для АЦП AD7674). К сожалению, в технических описаниях (data sheet) усилителей такой параметр, как время установления, нормируется для точности установления 0.1 % или 0.01 % при полном размахе входного сигнала, в то время как для 16 разрядного АЦП необходимо знать время установления выходного сигнала ОУ с точнос тью 0.0015 %, а для 18 разрядного АЦП – с точностью 0.0004 %. Поэтому для выбора усилителя с заданным временем и точностью установления разработчику следует самостоятельно определить данные параме тры, либо применять ОУ с внешней цепью частотной коррекции. Так, например, ОУ AD8021 имеет паспорт ное время установления выходного сигнала 23 нс с точностью 0.01 %, однако, кроме внутренней коррек тирующей емкости, в нем может быть использована внешняя цепь коррекции, позволяющая обеспечить максимальную полосу частот при минимальном уро вне шумов и искажений. В этом случае время уста новления усилителя задается исходя из разрядности АЦП не только для единичного коэффициента усиле ния ОУ, но и для коэффициента усиления больше единицы. Требования к уровню шумов ОУ. Шум, генериру емый драйвером на основе ОУ, должен быть ниже шу ма АЦП, чтобы не ухудшать параметры устройства в целом. В случае если в качестве АЦП используется AD7671, уровень шума, генерируемого усилителем, уменьшается с помощью встроенного в АЦП входного делителя. Отношение сигнал/шум (SNR) системы * High Speed Op Amp Drives a 16 Bit, 1 MSPS Differential Input A/D Converter//Analog Dialogue 36 06, 2002. Сокращенный перевод В. Романова.

e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль УСИЛИТЕЛИ “усилитель АЦП” можно определить из выражения, где NАЦП – среднеквадратичный уровень шумов АЦП в мкВ, fср – частота среза АЦП в МГц, N – коэффициент усиления ОУ, eп – спектральная плотность входного шу ма ОУ в нВ/Гц, UАЦП – размах входного сигнала АЦП в В. Если в качестве ОУ используется AD8021, а в каче стве АЦП – AD7671, то уровень шумов на входе АЦП составляет 28 мкВ, частота среза АЦП 9.6 МГц, размах входного сигнала АЦП 5 В, спектральная плотность входного шума ОУ 2 нВ/Гц. При единичном коэффи циенте усиления ОУ отношение SNRОУ, АЦП всего лишь на 0.08 дБ превышает отношение SNRАЦП. Требования к уровню нелинейных искажений ОУ плюс АЦП. Подключение АЦП непосредственно к датчику с высоким выходным импедансом может при вести к росту нелинейных искажений. Особенно это проявляется на переменном токе в связи с тем, что входной импеданс современных АЦП имеет емкост ный характер, причем емкость на входе АЦП отлича ется высокой нелинейностью. Уменьшить нелиней ные искажения можно с помощью драйвера на входе АЦП, при этом следует иметь ввиду, что нелинейные искажения самого драйвера должны быть меньше не Рис. 1. Зависимость нелинейных искажений, амплитуды второй и третьей гармоник от величины входного сигнала для АЦП AD7671 с ОУ AD8021 на входе линейных искажений АЦП. На рис. 1 представлена за висимость нелинейных искажений от величины вход ного сигнала для ОУ AD8021 (входного драйвера) и АЦП AD7671 при максимальном размахе входного сигнала от 0 до 2.5 В. На частотах 20 и 200 кГц уровень нелинейных искажений не превышает 100 дБ. Подключение драйвера к АЦП с несимметрич ным входом. На рис. 2 показана 16 разрядная систе ма сбора данных на основе драйвера (AD8021) и АЦП Рис. 2. Функциональная схема 16 разрядной системы сбора данных №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua УСИЛИТЕЛИ (AD7671). Драйвер представляет собой повтори тель с высоким входным импедансом, что позво ляет подключить к его входу пассивный фильтр или коммутатор. Резистор номиналом 50 Ом в цепи обратной связи обеспечивает устойчивость работы ОУ. Фильтр на выходе повторителя, со держащий резистор сопротивлением 15 Ом и конденсатор емкостью 2.7 нФ, позволяет снизить уровень шумов. В качестве опорного источника использована ИМС ADR421 с малым ТКН. В связи с тем, что АЦП построен на основе коммутируе мых конденсаторов, на выходе опорного источ ника используется фильтр, снижающий уровень выбросов в уравновешивающей цепи преобразо вателя. Для уменьшения уровня помех по цепям питания в АЦП используются три раздельных ис Рис. 4. Зависимость нелинейных искажений, амплитуды точника питания: источник питания аналоговых второй и третьей гармоник, а также динамического узлов напряжением 5 В, источник питания цифро диапазона неискаженного сигнала от частоты вых узлов напряжением 5 В и источник питания устройств ввода/вывода, напряжение которого может ведена на рис. 5. Путем смещения выходного диапа находиться в пределах от 2.5 до 5.25 В. Динамические зона датчика, которое обеспечивается с помощью характеристики системы сбора данных представлены опорного источника, на вход АЦП поступает симмет на рис. 3, 4, в частности, на рис. 3 показана выходная ричный сигнал размахом от 2.5 до 2.5 В. Такое вклю чение АЦП дает возможность существенно ослабить спектральная характеристика АЦП при частоте вход синфазную помеху (рис. 6). ного сигнала 45 кГц, а на рис. 4 – зависимость нели Усилитель с внешней цепью частотной коррек нейных искажений АЦП, амплитуды второй и третьей ции. В усилителе AD8021, как было отмечено выше, гармоник, а также динамического диапазона неиска предусмотрена цепь внешней высокочастотной кор женного сигнала от частоты входного сигнала. рекции. Следует отметить, что большинство выпуска емых сегодня ОУ таких цепей не имеет. В них исполь зуется внутренний конденсатор для обеспечения ус тойчивой работы в случае, если ОУ охвачен отрица тельной обратной связью (ООС). Однако величина внутренней емкости выбирается с большим запасом, что приводит к существенному уменьшению полосы частот при увеличении коэффициента усиления ОУ с ООС. Так, например, если при единичном усилении частота среза ОУ с внутренней высокочастотной кор Рис. 3. Спектральная характеристика системы сбора данных Подключение драйвера к АЦП с дифференци альным входом. В системе сбора данных (рис. 2) использовано включение АЦП с несимметричным входом, однако на основе драйвера (AD8021) нетруд но обеспечить преобразование несимметричного в симметричный или дифференциальный сигнал и та ким образом полностью использовать возможности АЦП AD7677 с дифференциальным входом. Система сбора данных с симметричным включением АЦП при Рис. 5. Схема преобразования несимметричного сигнала в симметричный e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ рекцией составляет 200 МГц, то при коэффициенте усиления, равном 10, частота среза уменьшается до 20 МГц. В то же время при уменьшении величины вну тренней емкости полоса частот при коэффициенте 10 увеличивается, но нарушается устойчивость работы ОУ при единичном коэффициенте усиления. Поэтому наличие специального вывода для подключения внешней корректирующей емкости (как это было в первых ОУ) позволяет обеспечить устойчивую работу усилителя при заданном коэффициенте усиления и максимальной частоте среза. В усилителе AD8021 величина внутренней коррек тирующей емкости составляет 1.5 пФ, причем этот конденсатор обеспечивает устойчивую работу ОУ, на чиная с коэффициента усиления 10 и выше. Если же коэффициент усиления AD8021 с ООС ниже 10, то ус тойчивость работы этого усилителя обеспечивается внешней емкостью СС (рис. 5). Таким образом, использование ОУ с высокими характеристиками в качестве входных драйверов быстродействующих прецизионных АЦП позволяет снизить уровень шумов и искажений на входе АЦП, обеспечить согласование сигналов датчиков с Рис. 6. Зависимость КОСС от частоты входного сигнала при симметричной схеме включения АЦП входным диапазоном АЦП, не ухудшая при этом ди намические и метрологические параметры собст венно АЦП.

POL DC/DC ПРЕОБРАЗОВАТЕЛИ ФИРМЫ ASTEC POWER о второй части статьи о POL DC/DC преобразователях (первая опубликована в журнале ЭКиС № 1 за 2004 г.) даны рекомендации по их подключению, а также приведены основные технические характеристики и па раметры преобразователей семейств APA06/04 и APC08/12.

В Г. Местечкина комбинировать электролитические конденсаторы с Рекомендации по подключению. Большинст керамическими. во проблем, возникающих при подключении источ ников питания, связано с нарушением правил их эксплуатации. Так, необходимо помнить, что на вхо Рекомендуемые цепи фильтрации: де и выходе источника должны быть установлены компоненты, обеспечивающие фильтрацию по мех (рис. 1). Большая емкостная нагрузка с низким эквивалентным последо вательным сопротивлением (ESR), такая как блок конденсаторов, подключенных к выходу источника, может стать причиной нестабиль ной работы DC/DC преобразова теля. Устанавливаемые на входе преобразователей семейств APC08 и APC12 конденсаторы имеют различные значения емкос Рис. 1. Рекомендуемая схема подключения к ти. Для улучшения характеристик POL DC/DC преобразователю цепей фильтрации преобразователей необходимо №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ Рис. 2. Оптимальное соотношение значений ESR и емкости конденсатора на выходе POL DC/DC преобразователя Дополнительно о конденсаторе С3 на выходе пре образователя. Для модулей семейства АРС08 типо вой является емкость 500 мкФ (при максимальном значении ESR=100 мОм), при которой обеспечивает ся стабильность их работы. Конечно, снижение емкости вплоть до нуля повы шает устойчивость работы преобразователя. Вместе с тем, для улучшения выходных параметров преобра зователя такой конденсатор необходим. Оптималь ное соотношение значений ESR и емкости конденса тора может быть найдено с использованием графика, приведенного на рис. 2. Основные параметры и технические характерис тики выпускаемых фирмой Astec Power семейств POL DC/DC преобразователей семейств АРА06/04, АРС08х03/08 и АРС12х03/08 приведены в табл. 1, 2 [1 4]. ВЫВОДЫ: 1. С учетом соотношения объемов выпуска АC/DC и DC/DC преобразователей в 1997 г. (60 и 40 % соот ветственно) и динамики их выпуска в последующие годы предполагается, что к 2007 г. объем выпуска DC/DC преобразователей составит 57 % от общего числа преобразователей. 2. Распределенная силовая архитектура (DPA) яв ляется оптимальной и предусматривает двойное пре образование АC/DC+ DC/DC. 3. Фирма Astec Power является лидером в выпус ке POL DC/DC преобразователей и намерена удер Таблица 1. Основные параметры POL DC/DC преобразователей семейств APA06/04 и APC08/ e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ живать эти по Таблица 2. Основные технические характеристики POL DC/DC преобразователей семейств APA06/04 и APC08/12 зиции при выпу ске новых изде лий. 4. Разработка DC/DC преобра зователей типа POL производит ся командой ин женеров Astec Power с учетом требований по требителей к но вому поколению источников на пряжения. 5. Структура цен на изделия фирмы Astec Power делает их предпочтитель нее, чем изделия конкурентов, особенно с уче том обеспечения высоких техни ческих характе ристик, качества и надежности. 6. POL DC/DC преобразователи фирмы Astec Pow Примеры обозначения: er имеют более высокий КПД, повышенную нагрузочную способность, более широкий диапазон входных напряжений и обеспечи вают больше технических возможностей, чем аналоги. Дополнительную информацию о про дукции фирмы Astec Power можно полу чить на фирме VD MAIS или в сети Ин тернет по адресу: www.astecpower.com ЛИТЕРАТУРА: 1. David Evans. Astec Point Of Load DC DC Converter Overview, August 2003. 2. Местечкина Г. Новые DC/DC преоб разователи фирмы Astec Power//ЭКиС. – Киев: VD MAIS, 2003, № 2. 3. Местечкина Г. DC/DC преобразова тели серии АРС12 с большим током на грузки и КПД 92 %//ЭКиС. – Киев: VD MAIS, 2003, № 5. 4. Низковольтные DC/DC преобразо ватели// ЭКиС. – Киев: VD MAIS, 2002, № 9.

№2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОГРАММНОГО КОМПЛЕКСА OPEN AT ДЛЯ GSM МОДЕМОВ КОМПАНИИ WAVECOM В статье рассмотрены состав и порядок работы с программным комплексом Open AT, позволяющим созда вать пользовательское программное обеспечение для GSM модемов компании Wavecom. К. Скиба дополнительные библиотеки Open AT В предыдущем номере журнала ЭКиС [1] мы рас документация сматривали программное обеспечение Open AT, примеры использования предназначенное для создания собственных прило Cygwin (дополнительный компонент) – программа, жений с использованием GSM/GPRS модемов произ предназначенная для эмуляции операционной водства компании Wavecom. Спектр таких приложе среды Linux в среде Windows, которую рекоменду ний чрезвычайно широк: мобильные телефоны, кар ется устанавливать при использовании компиля манные компьютеры и ноутбуки, автомобильная элек тора GCC и набора программных средств SGT троника и системы телеметрии. (Software Generation Toolkit) Как было показано в [1], создание собственных GCC или ARM компилятор (дополнительный ком приложений с помощью программного обеспечения понент) – программа, предназначенная для созда Open AT по сравнению со стандартным подходом с ния бинарных файлов для загрузки в целевой объ применением внешнего микропроцессора позволяет ект (сравнительные характеристики компиляторов отказаться от использования внешних элементов, та ких как микропроцессоры, Сравнительные характеристики компиляторов ARM и GCC память, устройства согла сования, удешевить и уп ростить систему в целом. Кроме того, использование дополнительных возмож ностей модулей и модемов компании Wavecom позво ляет повысить гибкость, надежность и безопас ность системы, также уменьшаются затраты на обслуживание готовых сис ARM и GCC приведены в таблице). тем благодаря возможности дистанционного обнов Установка программы ления программного обеспечения, которое можно Минимальные требования для установки про проводить по GSM сети. В этой статье мы остановимся более подробно на граммного комплекса Open AT [3]: составе и порядке работы с комплексом Open AT. • операционная система Так как программный комплекс Open AT ориенти Windows 98/NT/Me/2000/XP рован на написание и отладку пользовательского про • 500 Мбайт свободного пространства на жестком граммного обеспечения, то в его состав входят как диске библиотеки для реализации возможностей GSM мо • процессор Pentium 300 МГц или выше демов, так и набор программных средств, предназна • оперативная память 128 Мбайт ченных для отладки этого программного обеспече • минимум два СОМ порта для соединения с целе ния. вым объектом (совместимым с Open AT моде Комплект поставки мом/модулем Wavecom, в который загружается В комплект поставки комплекса Open AT входят [2]: конечный бинарный файл). Open AT SDK (Software Development Tools) – набор Дополнительно требуется наличие ПО Microsoft Vi библиотек для разработки программного обеспе sual C++ Version 6.0 либо Microsoft Visual C++.NET чения 2003 edition (7.1), которое необходимо для написания набор программных средств, предназначенных приложений и дистанционного контроля за их выпол для отладки созданных программ нением.

e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ вом режиме создается удаленное приложение (пользовательское при ложение совместно с библиотеками, необходимыми для его запуска на ПК), а затем производится отладка этого приложения. Во втором режи ме осуществляется компиляция уда ленного приложения в бинарный файл с последующей его загрузкой в целевой объект. Программа пользо вателя, загруженная в целевой объ ект, называется встроенным прило жением. Написание приложения пользо вателя производится на языке C++ с Рис. 1. Порядок создания удаленного приложения использованием библиотек Open AT, с помощью которых реализуются все возможности GSM модемов компании Wavecom. Все Порядок работы заголовочные файлы и образцы кодов, необходимые Работа с программным комплексом включает сле для компиляции и поставляющиеся компанией Wave дующие этапы (рис.1): com, являются полностью совместимыми с режимами * написания программного обеспечения целевого объекта и режимом эмуляции. * отладки созданного программного обеспечения Отладка приложения производится с помощью на * компиляции бора программных средств (рис. 2). * привязки к библиотекам и заголовочным файлам В состав этого набора входят: комплекса Open AT Serial Link Manager (диспетчер последовательного * загрузки полученного бинарного файла в GSM порта) использует последовательный порт COM1 для модем Wavecom. связи с модемом или модулем. Он служит своеобраз Создание пользовательского программного обес печения с применением комплекса Open AT возможно ным сервером (обслуживающим устройством) между различными приложениями, осуществляет диспетче в двух режимах: отладки, в котором используется "по мощник" (wizard) Open AT и интегрированная среда ризацию данных, получаемых через последователь ный порт, и уплотняет фреймы, передаваемые други разработки Visual C++, или в целевом – с использова ми приложениями на СОМ порт. Порт СОМ2 может нием только средств преобразования Cygwin. В пер Рис. 2. Структура набора программных средств №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ применяться для обеспечения связи с другим ПК. Se rial Link Manager запускается автоматически при запу ске любой другой программы пакета (Target Monitor ing Tool, Terminal Emulator или Remote Application). Target Monitoring Tool (программа контроля целево го объекта) служит для отображения сообщений, полу чаемых при трассировке встроенного приложения (ис ходного приложения, создаваемого пользователем и предназначенного для последующей компиляции и за грузки в модем/модуль компании Wavecom). Terminal Emulator (эмулятор терминала) програм ма служит для приема и передачи ряда команд от или к задаче пользователя. Эта программа эмулирует ра боту последовательного порта в номинальном режи ме или в режиме отладки программы. Она подключа ется к внешнему приложению с использованием стан дартного протокола V24 и может как преобразовы вать поток данных из стандартного режима в режим отладки, так и передавать информацию в номиналь ном режиме. Remote Application Execution (выполнение удален ного приложения) представляет собой набор библио тек, с помощью которых приложение пользователя может выполняться ПК посредством использования средств Visual C++ при связи с целевым объектом че рез последовательный порт. Компиляция может производиться либо лицензи онным компилятором ARM (RVCT 1.2) либо бесплат ным компилятором GCC. Компилятор ARM дает раз работчику большие возможности (см. таблицу) по сравнению с компилятором GCC, например, позволя ет создавать приложения, оптимизированные по ско рости исполнения. Для загрузки полученного бинарного файла исполь зуется Xmodem протокол [5]. Это позволяет использо вать стандартные программы Windows, такие как, на пример, Hyper Terminal, и упрощает работу с системой. Программный комплекс Open AT предназначен для создания пользовательских приложений на базе GSM модемов компании Wavecom и предоставляет разработчику большие возможности благодаря нали чию нескольких режимов работы и дополнительных программных средств, предназначенных для отладки программ. Использование комплекса Open AT позво ляет существенно упростить весь процесс создания пользовательского приложения, а также снижает сто имость разработки не только за счет отказа от ис пользования внешних элементов, но и из за отсутст вия необходимости использования дополнительных программ для отладки созданной программы. ЛИТЕРАТУРА: 1. Валентик А., Скиба К. Программное обеспече ние Open AT для GSM модемов компании Wave com//ЭКиС. – Киев: VD MAIS, 2004, № 1. 2. Tools Manual//WM_ASW_OAT_UGD_003. – Wave com, 2003. 3. Getting Started with Open AT. – Wavecom, 2003. 4. Open AT Development Guide. – Wavecom, 2003. 5. Xmodem Download//WM CUS GEN CTI 002. – Wavecom, 2002.

СИНТЕЗАТОРЫ ЧАСТОТЫ ПРЯМОГО ЦИФРОВОГО СИНТЕЗА о второй части статьи (первая опубликована в журнале "ЭКиС" № 1 за 2004 г.) рассмотрены основные характеристики синтезаторов DDS типа AD9833/AD9834, отличающихся малым энергопотреблением. Даны примеры использования синтезаторов для построения генераторов сигналов.

В В. Макаренко Синтезаторы частоты AD9833/ AD9834 характеризуются очень низким потреблением мощности – 20/25 мВт соответственно, что позволяет исполь зовать эти ИМС в переносной малога баритной аппаратуре. Функциональная схема AD9833 приведена на рис. 1 [1]. Код прира щения частоты и фазы вводится в синтезатор через последовательный интерфейс (SERIAL INTERFACE) и пе реписывается во внутренний парал лельный 14 разрядный регистр (RGP) и регистр управления (CONTROL REGIS e mail: ekis@vdmais.

kiev.ua №2, февраль ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ Рис. 1. Функциональная схема AD9833 TER). Из регистра RGP информация поочередно запи сывается в два регистра хранения кода частоты (RGF1 и RGF2) и два регистра хранения кода фазы (RGPH1 и RGPH2). Благодаря такой организации синтезатор может формировать на выходе следующие сигналы: гармонический, частотно или фазоманипулирован ный. Для формирования гармонического сигнала ин формация в аккумулятор фазы (PHASE ACCUMULA TOR) записывается только из одного регистра часто ты через первый мультиплексор (MUX1). Выходной код аккумулятора фазы в сумматоре складывается с кодом начальной фазы, считываемым из первого ре гистра фазы (RGPH1). Сформированный таким обра зом код поступает на адресные входы ПЗУ (SIN ROM), в котором записаны коэффициенты синуса, и парал лельно подается на входы третьего мультиплексора MUX3. Выходной сигнал мультиплексора подается на вход цифро аналогового преобразователя (DAC). Ес ли к выходу MUX3 подключен выход SIN ROM, то на выходе DAC формируется гармонический сигнал, а если подключен выход сумматора – треугольный (рис. 2). Синтезатор позволяет формировать на выходе прямоугольные импульсы, частота следования кото рых соответствует частоте гармонического сигнала на выходе VOUT либо в два раза ниже ее. Прямоугольные импульсы формируются с помощью делителя частоты на два (DIVF) и четвертого мультиплексора (MUX4) из сигнала старшего разряда кода, формируемого на вы ходе мультиплексора MUX3. Выбор частоты следова ния прямоугольных импульсов осуществляется сигна лом DIV2. Если его значение равно единице, на выход MUX4 поступает сигнал с выхода делителя частоты DIVF. Управление выходными каскадами синтезатора осуществляется сигналом OPBITEN. Если его значе ние равно нулю, аналоговые ключи SW1 и SW2 разомк нуты, а выход VOUT соединяется с выходом мульти плексора MUX4 через схему подключения цифрового сигнала (DIGITAL OUT ENABLE), которая имеет три со стояния выхода. Если значение сигнала OPBITEN рав но единице, схема DIGITAL OUT ENABLE переходит в третье состояние, а ключи SW1 и SW2 замыкаются. Выход VOUT соединяется с выходом ЦАП (DAC 10 BIT) и резистором нагрузки RL. В таблице приведены значения управляющих сиг налов при различных формах выходного сигнала син тезатора. Для формирования частотноманипулированного сигнала на вход управления первого мультиплексора MUX1 подают сигнал управления, частота изменения Рис. 2. Формы сигналов, формируемых на выходе AD №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ Выходные сигналы синтезатора AD9833 Фазовый сдвиг выходного сигнала можно найти из соотношения которого задает частоту манипуляции. Значения верхней и нижней частот заносятся в регистры RGF1 и RGF2. Формирование фазоманипулированного сигнала осуществляется аналогично. Значения начальной и конечной фазы записываются в регистры RGPH1 и RGPH2. Частота переключения мультиплексора MUX2 определяет скорость манипуляции фазы. Синтезатор позволяет сформировать частотно или фазоманипулированный сигнал для любой фор мы выходного колебания, которое в нем формирует ся. Кроме перечисленных узлов синтезатор AD9833 содержит встроенные стабилизатор напряжения 2.5 В (REGULATOR) и источник опорного напряжения (ON BOARD REFERENCE), обеспечивающие стабильную работу синтезатора при изменении напряжения ис точника питания. Управление всеми режимами работы AD9833 осу ществляется сигналами, формируемыми на выходе регистра управления, а синхронизация всех регист ров – сигналом MCLK (master clock), формируемым внешним генератором. Максимальная частота сигна ла MCLK составляет 25 МГц. При инициализации синтезатора в управляющий регистр записывается кодовое слово, содержащее все необходимые атрибуты. Регистр 16 разрядный, но для управления используются только младшие че тырнадцать разрядов. Старшие разряды DB14 и DB15 зарезервированы для разрешения записи в первый или второй регистры кода частоты. Если значение ко да, хранимого в разрядах DB15, DB14 регистра, равно 01, то запись ведется в RGF1, а если 10 – то в RGF2. Если код в DB15, DB14 равен 11, то производится за пись кода в регистры фазы RGPH1 (DB13=0) или RGPH2 (DB13=1). Значения кодов OPBITEN, DIV2 и MODE записываются в разряды DB5, DB3 и DB1 реги стра управления. Подробную информацию о значе нии всего управляющего слова можно найти в [1]. Частота сигнала, формируемого на выходе VOUT, рассчитывается по формуле где OUT – фазовый сдвиг выходного сигнала, NRGPH – значение кода, записанного в регистр хранения кода фазы. Спектр на выходе AD9833 в режиме формирова ния гармонического сигнала показан на рис. 3. Как следует из приведенного спектра, уровень второй и более высоких гармоник (при частотах тактового сигнала 25 МГц и выходного сигнала – 6 кГц) не пре вышает значения 60 дБ. Для других значений вы ходной и тактовой частоты это соотношение тоже выполняется [1]. Зависимости величины динамического диапазона неискаженного сигнала AD9833 от частоты выходного сигнала, измеренные в широкой полосе при различ ных тактовых частотах, приведены на рис. 4. Из гра фиков следует, что при выходных частотах, превыша Рис. 3. Спектр сигнала на выходе AD где fMCLK – частота сигнала MCLK, NRGF – значение ко да, записанного в регистр частоты.

Рис. 4. Зависимость динамического диапазона неискаженного сигнала (SFDR) синтезатора AD9833 от частоты выходного сигнала e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ AD9834 и AD9833 во многом совпадают. AD9834 отли чается максимальной тактовой частотой, которая равна 50 МГц, и дополнительными функциональными возможностями. Функциональная схема AD9834 при ведена на рис. 6. Синтезатор AD9834 имеет четыре основных отличия от AD9833: • токовый выход аналогового (гармонического или треугольного) сигнала выполнен парафазным (выходы IOUT и IOUTB) и отделен от выхода циф рового сигнала SIGN BIT OUT • на выходе цифрового сигнала в AD9834 могут формироваться такие же сигналы, как в AD9833, а также импульсный сигнал с частотой, задаваемой внешним сигналом, подаваемым на вход VIN • вход управления первого мультиплексора досту пен для управления внешним сигналом • в схеме дополнительно введена регулировка мак симального выходного тока ЦАП (Full Scale Adjust Control). Дополнительный вход управления первым мульти плексором FSELECT позволяет осуществлять частот ную манипуляцию выходного колебания синтезатора внешним сигналом. Наличие входа VIN позволяет использовать внут ренний формирователь синтезатора для преобразо вания внешнего сигнала произвольной формы в по следовательность прямоугольных импульсов. Встро енный в AD9834 компаратор выполняет это преобра зование. Сформированный импульсный сигнал через пятый мультиплексор (MUX5) и схему DIGITAL OUT EN ABLE поступает на выход SIGN BIT OUT. Пятый мульти плексор позволяет подключать к выходу либо внутрен Рис. 5. Функциональная схема связи синтезатора AD9833 по последовательному интерфейсу с процессором ADSP 2101/2103 (а) и микроконтроллером 68HC11/68L11 (б) ющих 1 МГц, наблюдается рост искажений до величи ны 52 дБ на частоте полезного сигнала 10 МГц. Управление синтезатором осуществляется через последовательный интерфейс, совместимый с боль шинством сигнальных процессоров и микроконтрол леров. На рис. 5 приведены функциональные схемы связи AD9833 с сигнальными процессорами ADSP 2101/2103 (а) и микроконтроллерами фирмы Motoro la 68HC11/68L11 (б). Примеры связи AD9833 с други ми микроконтроллерами приведены в [1]. Характеристики маломощных синтезаторов Рис. 6. Функциональная схема синтезатора AD №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ ния, формируемый микроконтроллером, как показано на рис. 7 [2]. Сформировать АМ сигнал на выходе такого гене ратора несложно. Для этого достаточно изменить код на выходе микроконтроллера по нужному закону. Для обеспечения аналогового управления процессом формирования АМ сигнала необходимо воспользо ваться аналоговым перемножителем. На рис. 8 показана функциональная схема универ сального генератора сигналов. На аналоговом выходе генератор позволяет: формировать непрерывный гармонический или треугольный сигнал формировать модулированный сигнал • частотно и фазоманипулированный • амплитудномодулированный формировать радиоимпульсы с заполнением непрерывным или модулированным сигналом регулировать амплитуду выходного сигнала вводить постоянную составляющую в выходной сигнал, изменяя напряжение смещения базовой линии. На цифровом выходе генератор может формиро вать: непрерывную немодулированную последователь ность прямоугольных импульсов с частотой, кото рая задается внутренним генератором тактовых импульсов или сигналом внешнего генератора последовательность импульсов с частотной мани пуляцией и/или фазовой манипуляцией радиоимпульсы с заполнением прямоугольной последовательностью немодулированных или мо дулированных импульсов.

Рис. 7. Функциональная схема генератора на основе синтезатора DDS ний импульсный сигнал, сформированный на выходе мультиплексора MUX4, либо внешний, сформирован ный на выходе компаратора. Отключение цифрового выхода осуществляется подачей сигнала OPBBITEN на вход управления схемы DIGITAL OUT ENABLE. Максимальный выходной ток ЦАП AD9834 опреде ляется по формуле где UREFOUT=1.2 В – напряжение внутреннего источника опорного напряжения, RSET – сопротивление включен ного между выводом FS ADJUST и общим проводом аналоговых цепей резистора, рекомендуемое значе ние сопративления которого равно 6.8 кОм. Синтезаторы DDS можно использовать для пост роения генераторов испытательных сигналов. Для этого необходимо дополнить схему синтезатора управляемым аттенюатором, в качестве которого можно применить перемножающий ЦАП или цифро вой потенциометр. Для изменения выходного напря жения генератора достаточно изменить код управле Рис. 8. Функциональная схема универсального генератора сигналов e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ТЕЛЕКОММУНИКАЦИИ И СВЯЗЬ На выходе IOUT AD9834, нагруженном на резис тор R1, формируется непрерывный гармонический либо треугольный сигнал, который может быть под вергнут частотной и/или фазовой манипуляции. Час тота манипуляции задается микроконтроллером: фазовой – через последовательный интерфейс, а ча стотной – через вход FSELECT. Частотная манипуля ция может осуществляться путем подачи импульсов на вход FSELECT от внешнего генератора. С помощью перемножающего ЦАП2 осуществляется регулировка уровня выходного напряжения генератора. Изменяя код управления, подаваемый на вход данных D от ми кроконтроллера, можно изменять коэффициент пере дачи ЦАП. Вместо перемножающих ЦАП в генераторе можно использовать цифровые потенциометры. Амплитудная модуляция осуществляется с помо щью аналогового перемножителя, на один из входов которого подается сигнал с выхода ЦАП2, а на второй – с выхода ЦАП1, являющегося аттенюатором для мо дулирующего аналогового сигнала, подаваемого на соответствующий вход генератора. С помощью пере ключателя SW1 можно осуществлять выбор между не модулированным или АМ сигналом. Постоянное смещение в выходной сигнал вводит ся с помощью сумматора, выполненного на операци онном усилителе. На выходе ЦАП3 формируется на пряжение, пропорциональное произведению кода, подаваемого на вход D, и опорного напряжения, фор мируемого ИОН (источником опорного напряжения). В верхнем положении переключателя SW2 положи тельное напряжение смещения подается на инверти рующий вход ОУ через резистор R2, в результате чего выходное напряжение ОУ смещается в отрицатель ную область. В нижнем положении SW2 напряжение смещения через делитель R2, R3, выравнивающий коэффициенты передачи сумматора в разных поло жениях переключателя SW2, подается на неинверти рующий вход ОУ. В результате чего напряжение на вы ходе ОУ смещается в область положительных значе ний. Выходной сигнал ОУ через усилитель мощности (УМ) поступает на аналоговый выход. Цифровой сиг нал снимается непосредственно с выхода SIGN BIT OUT синтезатора AD9834. ЛИТЕРАТУРА: 1. Low Power AD9833/AD9834 DDS Applications Guide. – Analog Devices, 2003. 2. http://www.analog.com.ru/Public/ 77852647DDS_Sales_Primer(REV.A).pdf №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ИМС ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ ИМС ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ЦЕПЕЙ икросхемы для гальванической изоляции электрических цепей широко распространены в электронной аппаратуре. Их применение позволяет не только повысить безопасность медицинских приборов, аудио и видеоаппаратуры, но и улучшить параметры систем и устройств за счет снижения уровня шумов, выбросов, электромагнитных наводок и т. п. В настоящей публикации рассмотрены особенности новых ИМС, используемых в качестве изоляторов в электронной аппаратуре.

М В. Романов Оптоэлектронные ИМС Большинство компаний для обеспечения гальва нической изоляции ис пользует преобразова ние электрических сигна лов в оптические [1]. Так, например, фирма Vishay выпустила оптопару CNY65Exi на основе ар Рис. 1 сенид галлиевого свето диода и инфракрасного фотоприемника с прочнос тью изоляции 11.6 кВ. Расстояние между светодио дом и фотоприемником составляет 3 мм. ИМС выпу скается в 4 выводном корпусе (рис. 1) и предназна чена для применения во взрывоопасных промыш ленных средах (например, в шахтах или на химичес ких предприятиях). Фирма Agilent Tech nology выпустила опто пару HCPL 3180 (рис. 2), которая управляет мощ ными IGBT или MOSFET транзисторами, исполь Рис. 2 зуемыми в импульсных источниках питания или плазменных дисплеях. Максимальная частота пе редаваемого через оптопару сигнала составляет 250 кГц, задержка распространения 200 нс, макси мальный ток управления на выходе оптопары 2 А. Оптопара обеспечивает ослабление синфазной помехи 10 кВ/мс. Компания NEC анон сировала оптопару мини мальных размеров (2.54.62.1 мм). Эта ИМС типа PS29 (рис. 3) имеет изоляционный ба рьер, равный 0.4 мм, прочность изоляции со ставляет 2.5 кВ. Основное применение ИМС PS29 – промышленные системы уп равления. Оптопару TLP351 (рис. 4), работающую в широком диапазоне температур (от 40 до 100 °С), пред ложила фирма Toshiba. ИМС выполнена в корпу се 8 DIP, имеет выходной Рис. 4 ток 2 мА, прочность изо ляции 3.75 кВ и предназначена для переносных уст ройств и бытовой аппаратуры. Фирма PerKin Elmer широко известна среди разра ботчиков оптоэлектронных приборов и устройств. Оптопара VTL5C1 производства этой фирмы имеет прочность изоляции 2.5 кВ, динамический диапазон 100 дБ, время отклика 2.5 мс, типовое сопротивление входного резистора 50 МОм. При включении оптопа ры величина сопротивления этого резистора состав ляет 20 кОм, ток через этот резистор может состав лять 1 мА. Микросхема VTL5C1 используется в усили телях электронных музыкальных инструментов. В конце прошлого года фирма Sharp анонсиро вала оптопару PC4D100NIP. ИМС отличается высо кой скоростью, ее производительность составляет 10 Мбайт/с, прочность изоляции 2.5 кВ, ток потреб ления 20 мА. Оптопара фирмы Optek OPI1268 (рис. 5) имеет производитель ность 2 Мбайт/с, проч ность изоляции 16 кВ, со держит цепь температур ной компенсации, обес печивает развязку между входом и выходом по по стоянному и переменно му току, совместима с ТТЛ уровнями.

Рис. Рис. e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ИМС ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ Время включения/выключения оптопар FODM452 и FODM453 фирмы Fairchild (рис. 6) составляет не бо лее 1 мкс, производитель ность 1 Мбит/с. Они выпу скаются в миниатюрном Рис. 6 пятивыводном mini flat packaging (MFP) корпусе, который на 35 % меньше корпуса типа 8 SOIC. Оптопара фирмы Cos mo 2801 (рис. 7) имеет прочность изоляции 2.5 кВ, выпускается в корпусе 4 SOP высотой 1.27 мм. Вре мя переключения этой оп топары составляет 3 мкс, ток потребления 50 мА. сировала ИМС IL485 (рис. 9), быстродействие которой в 10 раз выше быстродействия оптопары. Производи тельность IL485 составля ет 100 Мбит/с, задержка распространения 10 нс, ток потребления 10 мА. В данной ИМС для гальва нической развязки сигна лов использован магнито Рис. 9 резистор, что и дало воз можность уменьшить размеры, повысить быстродей ствие и снизить стоимость проектируемых на базе IL485 устройств управления двигателями и средства ми передачи данных. Семейство изоляторов ADuM130x/ADuM140x фирмы Analog Devices (рис. 10) построено на ос нове оригинальной iCou pler технологии. Семей ство ADuM130x включает в себя три изолятора (рис. 11), а семейство Рис. 10 ADuM140x – четыре [2]. Каждый изолятор построен на основе трансформато ра, выполненного по гибридной тонкопленочной тех нологии. Конструкция ИМС ADuM140x показана на рис. 12. Основные параметры гальва нических изолято ров фирмы Analog Devices приведены Рис. 11 в таблице. ИМС семейства ADuM130x/ADuM140x отличаются малым потреблением: 1 мА/канал при производи тельности 2 Мбит/с, 3.5 мА/канал при производитель ности 10 Мбит/с и 31 мА/канал при производительно сти 100 Мбит/с, предназначены для развязки цифровых Рис. Оптопара CPC1978J фирмы Clare (рис. 8) представ ляет собой твердотельное реле для переключения напряжения, максималь ный уровень которого со ставляет 800 В, ток на грузки 10 А, сопротивле Рис. 8 ние в открытом состоя нии 3 ома. Оптопара вы полнена в специальном корпусе типа і4 PAC, тепло вое сопротивление которого составляет 0.45 К/Вт. ИМС на основе магниторезисторов Несмотря на то, что оптопары уже много лет ис пользуются в электронной аппаратуре, их быстродей ствие пока еще не достаточно высоко. В связи с этим фирмы производители используют другие эффекты при построении высокопроизводительных ИМС для гальванической развязки [1]. Так, компания NVE анон Параметры ИМС изоляторов семейства ADuM130x/ADuM140x №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ИМС ДЛЯ ГАЛЬВАНИЧЕСКОЙ РАЗВЯЗКИ сигналов уровнями 3 и 5 В, работают при температу ре до 100 °С, имеют ус тойчивость к синфазной Рис. 12 помехе 25 кВ/мкс, выпол нены в корпусе 16 SOIC, и соответствуют требованиям стандартов, разрабо танных аттестационными центрами UL, CSA и VDE. Основное применение этих ИМС – интерфейсы типа SPI, RS 232, RS 422, RS 485, а также CAN шина и ши на Fieldbus. Изоляторы трансформаторного типа яв ляются двунаправленными, что выгодно отличает их от однонаправленных оптопар. Как следует из вышеизложенного, микроэлектрон ные устройства гальванической развязки выполняются по гибридной технологии, что приводит к увеличению стоимости этих изделий по сравнению с твердотель ными ИМС. Однако ожидается, что в ближайшем буду щем микроэлектронные изоляторы, как и другие ИМС, будут также выпол няться по твердотельной технологии. Это подтверж дается результатами ис следований фирмы STMi croelectronics, которой Рис. 13 удалось разработать ори гинальную кремниевую light emitting и light detecting технологию, что позволяет в рамках одного кристалла (рис. 13) выполнить светоизлучатель и фотоприемник. По свидетельству специалистов стоимость новых кри сталлов будет ниже, а основные характеристики суще ственно превысят параметры современных оптопар. ЛИТЕРАТУРА: 1. Mike Green. Splendid Isolation//EPN, No 12, 2003. 2. www.analog.com e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль СИГНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ ОСОБЕННОСТИ АППАРАТНОГО ИНТЕРФЕЙСА DSP BLACKFIN И ВИДЕОКОНТРОЛЛЕРА S1D настоящее время сигнальные процессоры ADSP BF53x (Blackfin) широко применяются в разного рода мобильных устройствах, бытовой аудио и видеотехнике, цифровых персональных ассистентах (PDA), ме дицинских приборах и многих других устройствах. Очень часто в процессе работы этих устройств требуется выполнять не только высокоскоростную обработку сигналов, поступающих с датчиков изображения, но и од новременно выводить изображение на внешний или встроенный дисплей. В статье рассмотрены особенно сти аппаратного интерфейса между DSP Blackfin (ADSP BF535) и микросхемой высокопроизводительного графического видеоконтроллера S1D13806, выпускаемого фирмой Epson.

В В. Охрименко, О. Клименко ключаются ко входам CS микросхем памяти. Макси Основные технические характеристики сигнально го процессора ADSP BF535 (Blackfin) фирмы Analog мальный объем каждого банка составляет 64 Мбайт. Devices и микросхемы видеоконтроллера S1D13806 Обмен с асинхронной памятью осуществляется в 32 или 16 разрядном формате (настройка выполняется фирмы Epson можно найти в [1 5]. программно в результате конфигурации регистров В [3] приведены примеры подключения микросхе управления). С помощью сигналов ABEx, устанавлива мы видеоконтроллера S1D13806 к микропроцессо рам разных типов (EPSON E0C33, NEC MIPS VR41xx, емых сигнальным процессором, выполняется управ Hitachi SH 4/SH 3, Philips MIPS PR31500/PR31700, ление обменом в байтовом режиме. Микросхема ви деоконтроллера S1D13806 поддерживает стандарт Motorola M68xxx, StrongARM, Motorola MPC8xx, Toshi ный интерфейс с хост процессором, в том числе и в ba MIPS TX39xx и других). Имеется также возмож формате little endian (конфигурация формата выполня ность непосредственного подключения видеоконт роллера S1D13806 к ISA шине. В [2] приведен пример ется аппаратно), что обеспечивает возможность непо принципиальной электрической схемы подключения средственного подключения видеоконтроллера S1D13806 к сигнальному процессору ADSP BF535. микросхемы видеоконтроллера S1D13806 к сигналь ному процессору ADSP BF535, а также временные Линии адреса ADDR2…ADDR20 (ADSP BF535) подклю диаграммы циклов обмена данными между ними. чаются к адресным линиям AB2…AB20 (S1D13806), Анализ рекомендуемой схемы подключения [2] и опыт сигнал ABE3 (ADSP BF535) – ко входу адресной линии AB1 (S1D13806). Выбор регистров управления/кон применения микросхем ADSP BF535 и S1D13806 по казали, что в приведенной схеме имеются ошибки, троля или ячеек видеобуфера встроенной памяти ви деоконтроллера осуществляется с помощью сигналов что и побудило авторов написать данную статью. Ни же приведено краткое описание предложенной и ADDR12, ADDR20, ADDR21. В таблице 1 показано рас пределение адресного пространства встроенной па апробированной авторами схемы подключения сиг мяти видеоконтроллера S1D13806. Максимальная нального процессора ADSP BF535 к видеоконтролле входная тактовая частота (BUSCLK) видеоконтроллера ру S1D13806. составляет 50 МГц. Поэтому, чтобы не уменьшать про Модуль интерфейса внешней памяти (EBIU – Exter изводительность внешней шины сигнального процес nal Bus Interface Unit) сигнального процессора ADSP сора, которая определяется величиной тактовой час BF535 поддерживает высокоскоростной обмен дан ными со многими стандартными типами памяти тоты на выходе CLKOUT, для формирования тактового сигнала BUSCLK используется делитель частоты, вы (SDRAM, ROM, SRAM, флэш и др.) и устройствами вво полненный на двоичном счетчике 74LVC161. При этом да/вывода данных (АЦП, ЦАП). Контроллер асинхрон ной памяти, входящий в EBIU, обеспечивает обмен необходимо помнить, что сигнал CLKOUT поступает на данными с четырьмя банками асинхронной внешней выход ADSP BF535 только в том случае, если в регис памяти. Вы Таблица 1. Распределение встроенной памяти видеоконтроллера S1D13806 бор банка памяти вы полняется с помощью одного из че тырех сигна лов AMSx, которые под №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua СИГНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ ALU могут выполняться тре EBIU_AMGCTL уста две операции с 16 раз новлен бит разрешения рядными числами. В SCK1E. Кроме того, для набор инструкций про увеличения скорости цессорного ядра вклю обмена данными с ви чены специальные деоконтроллером сле инструкции, позволяю дует изменить содер щие ускорить обработ жимое регистра управ ку аудио и видеосиг ления скоростью налов при использова обмена данными с вы нии алгоритмов, при бранным банком асин меняемых в широко хронной памяти (регис распространенных тра EBIU_AMBCTL0 или стандартах MPEG2, EBIU_AMBCTL1), по MPEG4, JPEG. Кроме скольку после включе того, сигнальные про ния питания или по цессоры семейства явления сигнала сбро Blackfin имеют боль са код, установленный шой набор встроенных в этих регистрах, пе периферийных кон реключает контроллер троллеров (UART, асинхронной памяти в SPORT, SPI, IrDA, PPI) режим наименьшего для связи с "внешним быстродействия. За миром". Поэтому бла пись данных в годаря высоким пара S1D13806 можно осу метрам сигнальные ществлять в 16 или 8 процессоры ADSP разрядном формате, BF53x широко приме чтение данных в 16 няются в портативных разрядном формате. мультимедийных и На рисунке приведен других устройствах. фрагмент электричес Микросхема кой схемы подключе S1D13806, выпускае ния микросхемы ви мая фирмой Epson, деоконтроллера представляет собой S1D13806 к сигнально мощный графический му процессору ADSP Фрагмент схемы подключения микросхемы видеоконтроллер, под BF535. видеоконтроллера S1D13806 к сигнальному процессору ADSP BF535 держивающий стан Основные техниче дартные интерфейсы ские характеристики передачи данных, что дает возможность подключать к сигнальных процессоров ADSP BF533/35 даны в таб ИС S1D13806 мониторы разных типов (LCD/CRT/TV). лице 2 [1, 4, 6]. Процессорное ядро ADSP BF53x оп тимизировано для реализации алгоритмов цифровой Для подключения мониторов в видеоконтроллере име ются цифровой и аналоговый выходы. К цифровому вы обработки сигналов. Ядро содержит два блока умно жения (MAC), два 32 разрядных ALU (которые можно ходу подключаются разные типы LCD мониторов, к ана рассматривать как четыре 8 разрядных видеоALU), логовому – CRT или TV мониторы. В видеоконтролле одно 40 разрядное устройство сдвига. Выполнение ре S1D13806 имеется видеоЦАП со встроенным ОЗУ операций в каждом из двух 16 разрядных блоков (RAMDAC), а также осуществляется кодирование ви деосигнала в соответствии с телевизионными стандар MAC (в составе которых имеются 40 разрядные акку муляторы) осуществляется в течение одного цикла, тами PAL или NTSC. Встроенная в микросхему видео что обеспечивает производительность до 1200 контроллера память типа SDRAM объемом 1280 кбайт обеспечивает формирование видеоизображения с раз MMACS (миллионов операций умножения с накопле нием в секунду) при тактовой частоте процессорного решением 800600 или 1024768 пикселов. Кроме то ядра 600 МГц (ADSP BF533). В каждом из блоков ALU го, имеется возможность изменять ориентацию выво димого на экран монитора изображения (т. е. поворачи поддерживаются операции с 8, 16 или 32 разряд ными числами. В течение одного цикла в каждом из вать изображение на 90, 180 или 270°);

генерировать на e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль СИГНАЛЬНЫЕ ПРОЦЕССОРЫ И МИКРОКОНТРОЛЛЕРЫ Таблица 2. Основные технические характеристики сигнальных процессоров ADSP BF533/ аппаратном уровне курсор на экране;

в режиме работы с двумя мониторами (CRT и LCD) на каждый из них вы водить разные изображения. Реализованы также и дру гие возможности по обработке видеоизображения. В видеоконтроллере S1D13806 имеются 13 универсаль ных линий ввода/вывода цифровых сигналов, что поз воляет расширить возможности сигнальных процессо ров семейства Blackfin, которые имеют всего 16 линий, в случае подключения к ним дополнительных внешних устройств ввода/вывода. Микросхемы S1D13806 выпу скаются в корпусах типа 144 QFP и предназначены для работы в диапазоне температур от 40 до 85 °С. Напря жение питания от 3.0 до 3.6 В, максимальный ток по требления 120 мА. Более детальную информацию о сигнальных про цессорах ADSP BF53х и системах их отладки, предла гаемых фирмой Analog Devices, можно найти в сети Интернет по адресу: http://www.analog.com/blackfin ЛИТЕРАТУРА: 1. Analog Devices, Inc., ADSP BF535 Blackfin DSP Hardware Referencе. – Analog Devices, 2002 (http://www.analog.com). 2. Interfacing EPSON S1D13806 memory display controller to Blackfin DSPs. Engineer To Engineer Note EE 184. – Analog Devices, May 2003 (http://www.ana log.com). 3. Epson Research and Development, Inc., S1D13806 Hardware Functional Specification, Document Number X28B A 001 xx (http://www.epson.com). 4. http://www.analog.com/blackfin 5. Blackfin сигнальный процессор: высокие пара метры, низкое потребление, встроенная обработка данных//ЭКиС – Киев: VD MAIS, 2004, № 1. 6. Preliminary Technical Data ADSP BF531/ BF532/BF533. – Analog Devices, 2003 (http://www.ana log.com).

e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ НОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ ДЛЯ ОДНОФАЗНЫХ СЧЕТЧИКОВ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ассматриваются новые микросхемы ADE7760 и ADE7761 фирмы Analog Devices для однофазных счетчи ков электроэнергии с измерением тока в фазном и нейтральном проводах. Кроме того, дано описание до полнительных мер, принятых в ADE7761 по обеспечению работоспособности счетчиков при отключенном нейтральном проводе.

Р В. Голуб Микросхемы (ИМС), выпускаемые фирмой Analog приложено фазное напряжение сети, используются Devices для счетчиков электроэнергии, неоднократно датчики тока, содержащие трансформатор тока и ре рассматривались и подробно описаны на страницах зистор, подключенный ко вторичной повышающей об ЭКиС и других изданий [1 3]. В 2003 году фирмой мотке трансформатора (CT и Rb на рис 2, а).

С резис Analog Devices разработаны новые ИМС ADE7760 и тора снимается выходное напряжение датчика, про ADE7761, являющиеся развитием выпускаемой ИМС порциональное току, потребляемому нагрузкой [3]. ADE7751 [4, 5]. Указанные ИМС предназначены для Другим датчиком (напряжения сети) может быть пони измерения активной мощности, потребляемой на жающий трансформатор напряжения или резистив грузкой однофазной электрической цепи. Особенно ный делитель. Между датчиками и входами микросхе стью всех трех микросхем является то, что ток нагруз мы включены пассивные ФНЧ, состоящие из Rf и Cf и ки контролируемой цепи измеряется двумя датчика выполняющие функции фильтров, предшествующих ми – в фазном и нейтральном проводах. Но для расче АЦП (antialiasing filters). АЦП включены после входных та мощности используется ток одного из них. Выбор усилителей (рис.1). определяется тем, какой из двух токов больше. Пере Выводы V1A, V1N и V1B, V1N (рис. 1, 2) – диффе ключение датчиков осуществляется автоматически ренциальные входы канала измерения тока, V1N – при уменьшении одного из токов по отношению к дру общий вывод обоих входов. Выводы V2P, V2N – диф гому на 12.5 % для ADE7751 и 6.25 % для новых мик ференциальный вход канала измерения напряжения. росхем ADE7760/1. Измерение токов в двух проводах В соответствии с нумерацией выводов каналы имену является вынужденной мерой, вызванной возможны ются так же, как первый и второй. Диапазоны входных ми попытками потребителей "обойти" счетчик элект сигналов обоих каналов – до ±660 мВ пиковых значе роэнергии. ний (измерение возможно и при больших входных Другой важной особенностью, позволяющей бо сигналах – до ±1 В, но с ненормируемой погрешно роться против нарушителей, является обеспечение стью). При подключении ко входу ИМС датчиков тока нормальной работы счет чика при отсутствии нейт рального провода (напри мер, при его умышленном отключении). Эта задача выполняется в микросхе ме ADE7761, которая, в свою очередь, является развитием ИМС ADE7760. Предполагается, что ИМС типа ADE7761 получат ши рокое применение в счет чиках электроэнергии. Микросхема ADE7760. На рис. 1 приве дена структурная схема ИМС ADE7760 [4, 5], а на рис. 2, а – схема подключе ния датчиков тока к ИМС. Поскольку между фазным и нейтральным проводами Рис. 1. Структурная схема ИМС ADE №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ и напряжения необходимо обеспечивать "привязку" ловленную основной (50 или 60 Гц) и высшими гармо ническими составляющими, и не учитывает постоян выводов V1N и V2N к общему выводу AGND, как пока зано на рис. 2. При этом допускается напряжение ные составляющие, причем не только тока, но и на между V1N и AGND, V2N и AGND, не превышающее пряжения контролируемой цепи. Цифровые сигналы первого и второго каналов, со ±100 мВ. Кроме того, входы ИМС имеют защиту от дифференциальных и синфазных напряжений, не ответствующие потребляемому току и напряжению сети, поступают на цифровой перемножитель, в кото превышающих ±6 В. ром формируется сигнал, пропорциональный актив ИМС может использоваться в счетчиках, предназ наченных для сетей переменного тока с частотой от ной мощности, включающий, кроме того, переменные 45 до 65 Гц, а также с другой нормой по точности – от составляющие комбинационных частот. Последние 40 Гц до 1 кГц. Полоса пропускания внешних ФНЧ на подавляются в цифровом ФНЧ (LPF на рис. 1), и сиг входе ИМС (рис. 2, а) должна быть от 0 до 7 кГц (на нал подается на устройство (Digital to Frequency Con verter), в котором преобразуется в два вида импульс уровне 3 дБ). На входах каналов в ИМС используются усилители, ных сигналов с частотной модуляцией. Один из них – две последовательности импульсов F1 и F2, поступаю причем в первом канале – с переключаемым коэффи циентом передачи, который может быть равным 1 щих на одноименные выводы ИМС со сдвигом во вре (при входном сигнале до ±660 мВ) или 16 (при вход мени и предназначенных для питания шагового двига ном сигнале до ±41 мВ – в 16 раз меньшем). Переклю теля электромеханического индикатора. Указанный чение осуществляется внешней командой через логи индикатор является одновременно интегратором час ческий вход PGA. Усилитель второго канала использу тоты следования импульсов F1,2, пропорциональной ется только как буферный с коэффициентом переда потребляемой мощности. Результат интегрирования – чи, равным 1. Следующими элементами каналов явля показания индикатора, пропорциональные потребля ются сигма дельта АЦП (ADC на рис. 1) [7]. АЦП со емой электроэнергии. Возможны четыре диапазона стоят из сигма дельта модулятора второго порядка частот F1,2, максимальные значения которых приведе и цифрового фильтра. Модулятор работает в режи ны в таблице. Выбор диапазона определяется двух ме передискретизации с частотой отсчетов 450 кГц. битовой командой, подаваемой на выводы S0 и S1 В фильтре одноразрядный сигнал модулятора преоб (рис. 1). разуется в 24 разрядный цифровой сигнал. Преобра Другой вид импульсного сигнала – это последова зование сопровождается децимацией частоты отсче тельность импульсов CF (на одноименном выводе ми тов в четыре раза – до 112.5 кГц. Цифровые сигналы, соответствующие то кам в обоих, фазном и нейтральном, проводах, поступают на устройство сравнения кодов ("A<>B" на рис. 1), в котором осуществляется их сравнение, выбор большего из сигналов и подача его на выход устройства, если разность достигнет указанных выше 6.25 %. При этом из ИМС на внешний вывод (FAULT на рис. 1) по ступит сигнал логического уровня "1", индици рующий наличие разности 6.25 %. На рис. 2, б показана схема цепи автоматического пере ключения датчиков тока с выдачей сигнала FAULT. На выходе устройства "A<>B" включен циф ровой ФВЧ (HPF на рис. 1), исключающий по грешность, обусловленную постоянными со ставляющими, возникающими, в частности, из за дрейфа выходных напряжений входных уси лителей. Указанный ФВЧ используется обычно во всех ИМС фирмы Analog Devices, предназна ченных для счетчиков электроэнергии. Но в ИМС ADE7751, например, ФВЧ может быть от ключен, а в рассматриваемой ИМС ADE7760 он Рис. 2. Схемы цепей подключения двух датчиков тока не коммутируется. Соответственно, ИМС к ИМС ADE7760/1 (а) и автоматического их ADE7760 измеряет активную мощность, обус переключения с выдачей сигнала FAULT (б) e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ Параметры ИМС ADE7760, вместе с параметрами кросхемы, рис. 1). Возможны три диапазона частот FCF, задаваемые кодом на выводе SCF (в зависимости ADE7751 (для сравнения), приведены в таблице. Микросхема ADE7761. ИМС ADE7761 [4] являет от кода на выводах S0 и S1). Импульсы CF имеют бо лее высокую частоту следования и предназначены ся развитием ADE7760. ИМС ADE7761 дополнена для дистанционной передачи данных об измеряемой весьма существенным новшеством. В ИМС обеспечи вается измерение мощности даже в случае наруше мощности, а также для калибровки микросхемы. От ния целостности нейтрального провода (режим "Miss метим, что благодаря повышенной частоте FCF в сиг ing Neutral"). При этом имитируется канал измерения нале могут учитываться более быстрые изменения то ка нагрузки (по сравнению с последовательностью F1, напряжения и обеспечивается питание ИМС от токо несущего провода, т. е. искусственно дублируются F2). В отличие от ИМС ADE7751, в ИМС ADE7760 до полнительно предусмотрен более высокочастотный цепи, связанные с нейтральным проводом. Структур диапазон FCF, верхняя частота которого равна 5.57 кГц ная схема ADE7761 приведена на рис. 3. Дополнительными устройствами ADE7761 являют (см. таблицу). ся: Как и ADE7751, ИМС ADE7760 содержит цепь триг герного типа, управляющую питанием ИМС (Power • детектор отсутствия сигнала на выходе канала из мерения напряжения ("Missing Neutral Detection" Supply Monitor), и источник опорного напряжения 2.4 В. на рис. 3). При нарушении цепи нейтрального про Питание отключается, если его напряжение снижает вода сигнал на выходе АЦП указанного канала бу ся до 4 В (±5 %). Указанная цепь обладает свойствами дет отсутствовать, а с выхода детектора поступит гистерезиса и фильтрации, в связи с чем питание команда на включение канала имитации. Канал ИМС устойчиво при воздействии на цепь шумовой по имитации будет включен, если пиковое значение мехи. К выводу "REFIN/OUT" может быть подключен напряжения на входе канала измерения снизится внешний опорный источник с низким выходным со до ±59.4 мВ, что составляет 9 % от номинального противлением. При его подключении внутренний ис напряжения ±660 мВ;

точник блокируется благодаря резистору 4 кОм, включенному последовательно с его выходом (рис. 1). • канал имитации сигнала напряжения, содержащий формирователь "прямоугольного колебания" ста Кроме того, с вывода "REFIN/OUT" можно снимать на бильной амплитуды ("Zero Crossing Detection" на пряжение внутреннего источника и использовать его рис. 3), цепь калибровки и переключатель на выхо для внешних цепей. де канала. "Прямоугольное колебание" представля ИМС ADE7760 дополнительно содержит, в отличие ет собой два периодически коммутируемых значе от ИМС ADE7751, внутренний генератор тактовой час ния цифрового кода. Фронты "колебания" форми тоты, причем номинальное ее значение равно 450 кГц. руются в точках пересечения "нуля" выходным сиг Между выводами "RCLKIN" и "DGND" включается ре налом канала измерения тока. Частота "колебания" зистор, определяющий частоту генератора. Частоте определяется, соответственно, частотой сети, а 450 кГц соответствует сопротивление резистора уровень не зависит от величины измеряемого тока. 6.2 кОм, причем зависимость частоты от величины Цепь калибровки содержит: АЦП, аналогичный сопротивления достаточно точная. Поэтому и в связи другим АЦП микросхемы и управляемый от общего с тем, что частоты F1, 2 и FCF пропорциональны такто вой частоте, резистор дол жен быть высокоточным и стабильным. Обычный режим для ИМС ADE7760 – это измерение по ложительной активной, т. е. потребляемой, мощности. Но бывают случаи, когда, напри мер, электродвигатель на грузки переходит в режим ге нератора, и "потребляемая" мощность становится отри цательной. ИМС ADE7760 также будет ее измерять, но при этом на выводе "REVP" вместо "0" появится логичес кий уровень "1" сигнала ин Рис. 3. Структурная схема ИМС ADE7761 дикации.

№2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ генератора тактовой частоты, формирователь кода чивается измерение тока в автоматически выбирае постоянного множителя калибровки ("Missing Neutral мом фазном или нейтральном проводе и, во вторых, Gain Adjust" на рис. 3) и перемножитель. Калибровка обеспечивается выполнение счетчиком своих функ осуществляется при установке на выводе "MISCAL", к ций при нарушении целостности цепи нейтрального провода. которому подключен АЦП цепи калибровки, постоян Параметры ИМС ADE7761 приведены в таблице. ного напряжения требуемого уровня. Максимальный Поскольку ИМС ADE7761 является новой, а ее Data уровень напряжения калибровки равен +660 мВ. Входы перемножителя подключены к выходам Sheet [4] – предварительной, возможны уточнения ее формирователей "прямоугольного колебания" и кода параметров. На рис. 4 приведена схема включения ИМС постоянного множителя. В перемножителе осуще ADE7761 в составе счетчика электроэнергии [8]. Пока ствляется умножение коммутируемых кодов форми руемого "колебания" на код постоянного множителя. заны два измерительных трансформатора тока CT1 и В результате, на его выходе – последовательность CT2, подключенных к фазному и нейтральному прово коммутируемых кодов, разность значений которых дам контролируемой сети. Их вторичные обмотки под (размах "колебания") пропорциональна напряжению ключены к выводам K1 и K2 печатной платы счетчика. калибровки и при этом соответствует напряжению Резистивный датчик напряжения (CALHIGH) подключен к сети через фильтр, состоящий из дросселя Z1 и кон контролируемой сети или его номинальному (макси денсатора (последний на схеме не показан). Источник мальному) значению. Далее формируемое (имитиру емое) "колебание" поступает через переключатель, питания счетчика содержит два выпрямительных уст ройства, одно из которых через указанный фильтр под управляемый детектором "отсутствия реального сиг ключено, как обычно, к обоим проводам сети (через нала напряжения", в цепь вычисления мощности. Помимо имитации канала измерения напряжения, выводы K3 и K4), а второе – к трансформатору тока CT3 с двумя первичными обмотками (через выводы K10 и в ИМС ADE7761 обеспечивается формирование на K11). Диод D3 обеспечивает запирание первого уст пряжения питания, если нейтральный провод отклю чен. Используется дополни тельный трансформатор тока (специально для питания ИМС) с двумя первичными "обмотками", образованными фазным и нейтральным про водами. Если цепь нейтраль ного провода не имеет по вреждения, потоки в сердеч нике, создаваемые двумя то ками, компенсируются, и на нагрузке трансформатора от сутствует напряжение. Если в нейтральном проводе ток от сутствует, напряжение, воз никающее на выходе транс форматора, подается на до полнительный источник пита ния, являющийся его нагруз кой. Оба источника питания, основной и дополнительный, имеют общий выход с одним и тем же накопительным кон денсатором C18, как показа но на рис. 4. Итак, в ИМС ADE7761 осу ществляется максимальная защита от нарушителей, пы тающихся "обойти" счетчик. В ней, во первых, как и в ИМС Рис. 4. Схема включения ADE7761 в составе счетчика электроэнергии ADE7751 и ADE7760, обеспе e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ Параметры микросхем для однофазных счетчиков с измерением тока в фазном и нейтральном проводах ройства, если его выходное напряжение станет ниже напряжения второго. В свою очередь, диодный выпря мительный мост дополнительно выполняет ту же функ цию, если первое устройство функционирует нормаль но. На выходе источника питания, после накопительно го конденсатора C18, включен стабилизатор напряже ния ADP3330 фирмы Analog Devices [9]. Выводы F1 и F2 ИМС подключены к электромеха ническому индикатору с шаговым двигателем, а вы вод CF – к оптрону PS2501 с транзисторным выходом. К выводам FAULT и REVP подключены светодиоды HLMPD150, индицирующие наличие на них уровня "1". Светодиод того же типа включен последовательно с диодным входом PS2501 для индикации сигнала на выводе CF. Счетчик содержит включатели PGA, J11, J12 и J13, через которые на выводы PGA, S0, S1 и SCF могут быть поданы напряжения с уровнем "1" для уп равления ИМС. Потенциометр, подключенный к выво дам REF и MISCAL, предназначен для калибровки ка нала имитации ИМС. Дополнительную информацию об ИМС для счет чиков электроэнергии можно получить в офисе НПФ VD MAIS, являющейся авторизованным дистрибьюто ром фирмы Analog Devices в Украине, а также на ее Web сайте по адресу: www.vdmais.kiev.ua ЛИТЕРАТУРА: 1. Макаренко В. Современные счетчики электро энергии//ЭКиС. – Киев: VD MAIS, 2002, № 5. 2. Голуб В. Электронные счетчики электроэнер гии//Chip News (Chip News Украина), 2002, № 6. 3. Голуб В. Измерительные трансформаторы тока для счетчиков электроэнергии//Chip News Украина, 2003, № 3. 4. Analog Devices' Data Sheets: ADE7751, Rev. 0, 2002;

ADE7760, Rev. PrA, 06/03;

ADE7761, Rev. PrB, 09/03. 5. ADE7760 – ADE7761 Energy Metering Anti Tam pering ICs. – Analog Devices, October, 2003. 6. Moulin E., Measuring harmonic energy with a so lid state energy meter//Metering International, No. 3, 2003. 7. Голуб В. С. Сигма дельта модуляторы и АЦП//Технология и конструирование в электронной аппаратуре, 2003, № 4 (www.vdmais.kiev.ua/news/go lub2.pdf). 8. Analog Devices' Application Note AN 687: S. T. English, E. Moulin, A Low Cost Tamper Resistant Energy Meter Based on the ADE7761 with Missing Neutral Func tion. November 2003. 9. Каталог VD MAIS 2003 2004: Микросхемы Analog Devices. – Киев, VD MAIS, 2003.

e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ ШИНА PCI X В КОМПЬЮТЕРАХ ROBO еобходимость увеличения скорости обмена данными между блоками компьютеров стала причиной пере хода к новой архитектуре с использованием системных плат (SHB – System Host Board) на основе нового стандарта ePCI X (embedded PCI X). В статье дана краткая информация об основных характеристиках шины PCI X и ее применении в одноплатных компьютерах серии ROBO 8820.

Н А. Мельниченко Отличие шины PCI X от шины PCI Первой компьютерной шиной была шина ISA (In Максимальная скорость обмена данными шины dustry Standard Architecture), работавшая на сравни PCI составляет 533 Мбайт/с. В большинстве уст тельно низкой тактовой частоте 8.33 МГц. Спустя не которое время была разработана более совершенная ройств, разработанных в последнее время, возмож шина PCI (Peripheral Connection Interface) с тактовыми ности этой шины использованы полностью. Примене частотами 33 или 66 МГц. Она имела несложную ние шины PCI X позволяет увеличить тактовую часто ту с 66 до 133 МГц. Сохраняя совместимость с шиной структуру и, кроме того, поддерживала режим plug and play, который означал, что подключенное к шине PCI, шина PCI X может обеспечить максимальную устройство будет опознано автоматически. Эта шина скорость обмена данными до 1 Гбайт/с. При тактовой частоте 66 МГц шина PCI способна получила широкое распространение благодаря боль поддерживать лишь один или два слота. Для шины шей тактовой частоте и надежности. Стандарт PICMG 1.2 ePCI X представляет собой PCI X это не предел, так как при этой частоте она мо дальнейшее развитие стандарта PICMG 1.0 PCI ISA. жет поддерживать четыре и более слотов. Более того, возможна работа нескольких шин PCI X с различной Необходимость разработки этого стандарта была вы скоростью, что позволяет сочетать высокую произво звана тем, что недостаточная скорость обмена данны дительность и максимальную емкость слотов (как ми шин PCI и ISA стала основным препятствием повы видно из таблицы). шения производительности современных компьюте ров. Новый стандарт определяет ин Сравнительные характеристики шин PCI и PCI X терфейс компьютеров, имеющих од ну или две шины PCI/PCI X [1]. Стан дарт предполагает замену шины ISA более производительной шиной PCI X, а также увеличение возможно стей существующей шины PCI. Эта модернизация не затрагивает конст руктивных параметров плат стандар Примером компьютеров, в которых использована та PICMG 1.0. Ожидается, что процент изделий, в кото шина PCI X, могут служить одноплатные промышлен рых используются субплаты, соответствующие форм ные компьютеры серии ROBO 8820 фирмы Portwell. фактору PCI/PCI X, будет постоянно возрастать. Сего Их структурная схема и основные технические харак дня переход к шине стандарта ePCI X позволяет про теристики представлены в [2]. Серия включает 4 мо стым и экономичным способом увеличить скорость об дификации, отличающиеся типом интерфейса для мена данными в современных компьютерах. Системные платы, соответствующие стандарту сети Gigabit Ethernet (проводного или оптического) и PICMG 1.2, могут иметь одну полноразмерную шину наличием или отсутствием разъема для расширения PCI/PCI X или две шины половинного размера, сочетая, через Hublink Interface. Особенности архитектуры таким образом, высокую производительность с гибко компьютеров серии ROBO 8820 стью применения. Наличие двух независимых шин поз Для расширения шины PCI/PCI X в компьютерах воляет использовать одну для установки плат расшире ния с высокой скоростью передачи данных, а другую – серии ROBO 8820 использована архитектура, отлич для установки плат управления. При этом установка ная от традиционной. В прежних разработках расши рение шины PCI осуществлялось, как правило, от плат с низкой скоростью передачи не влияет на произ "южного" моста ICH (I/O Controller Hub в архитектуре водительность плат, подключенных к первой шине. Вне дрение стандарта PICMG 1.2 призвано удовлетворить Intel). Использование нового интерфейса Hublink In terface и новых компонентов позволило организовать растущую потребность в повышении производительно в компьютерах серии ROBO 8820 шину PCI/PCI X, сти и гибкости устройств сбора и обработки данных.

e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль КОНТРОЛЬ И АВТОМАТИЗАЦИЯ расширяемую от "северного" моста MCH (Memory Controller Hub в архитектуре Intel). Скорость обмена данными между мостами ICH и MCH прежнего интерфейса Hublink Interface 1.5 состав ляет 266 МБ/с, что вдвое больше, чем с шиной PCI. Од нако, из за применения шины PCI X с ее предельной скоростью обмена 1066 Мбайт/с возможности интер фейса Hublink Interface 1.5 оказались недостаточными. Поэтому фирма Intel разработала новую версию интер фейса Hublink Interface 2.0. Новая микросхема интер фейса P64H2 подключается к "северному" мосту MCH типа E7501, поддерживая скорость обмена 1066 МБ/с и увеличенные возможности расширения шины PCI X (рис. 1). Шина PCI X со единяется с мостом МСН, а шина PCI, расши ряемая от моста ICH, ис пользуется для подклю чения контроллера дис плея ATI Rage XL. С расширением кру Рис. 1. Подключение га задач, решаемых с микросхемы P64H2 помощью компьютера, к мосту МСН у потребителей посто янно возникала необхо димость увеличения ко личества слотов PCI или PCI X для установки до полнительных плат. Для этого на субплате орга низовывали мосты (рис. 2). Так, наличие одного моста PCI PCI позволяло увеличить число слотов до 4 9. Ес ли этого было недоста точно, увеличивали ко личество мостов. При Рис. 2. Блок схема увеличения числа слотов этом скорость обмена данными расширяемых с помощью мостов шин PCI с процессором или памятью была ограничена возможностями пер вичной шины PCI. Таким образом, для увеличения скорости обмена назрела необходимость модернизации первичной ши ны PCI. И, несмотря на то, что скорость обмена 64 би товой шины PCI X с тактовой частотой 133 МГц в 8 раз превосходит скорость обмена 32 битовой шины PCI с тактовой частотой 33 МГц, рабочая частота плат PCI X ограничена общей нагрузкой шины. Добавление мос тов помогает решить проблему, однако ограничения предельной скорости обмена остаются. Как было отмечено ранее, микросхема P64H2 обеспечивает высокую скорость обмена данными между мостом МСН и входами/выходами. Если учесть, что к высокоскоростному мосту МСН может быть под ключено до трех микросхем P64H2 со скоростью об мена каждой 1066 Мбайт/с, то в результате суммарная скорость обмена может достигать 3.2 ГБ/с. Поскольку каждая микросхема P64H2 имеет по 2 интерфейса PCI/PCI X, в сумме можно было бы иметь шесть шин PCI/PCI X, что было бы достаточным для поддержки большого числа слотов в платах с высокой скоростью обмена (рис. 3). И все было бы хорошо, но проблема в том, что на одноплатном компьютере невозможно раз местить большое число слотов. Места на плате доста точно лишь для двух шин PCI/PCI X. Поэтому фирма Portwell разработала новую архитек туру, в которой полно стью используется про пускная способность входов/выходов. Распо ложенный на нижней стороне платы компью тера 114 контактный разъем позволяет под ключить к мосту МСН Рис. 3. Блок схема две дополнительные ми обеспечения скорости кросхемы P64H2. Для обмена до 3.2 Гбайт/с этой архитектуры была разработана субплата PBP 14PD64 с 14 слота ми. Установленные на ней компьютер и плата расширения РА В1, со держащая дополнитель ную микросхему P64H2, дают возможность иметь четыре независи мые шины PCI/PCI X с суммарной скоростью обмена до 2 Гбайт/с (рис. 4). В результате обеспечивается высокая пропускная способность входов/выходов при на Рис. 4. Блок схема личии нескольких шин, соединения компьютера что оказывается весьма с платой расширения полезным при установке дополнительных плат различной производительности. Дополнительную информацию о параметрах од ноплатных промышленных компьютеров серии ROBO 8820 можно найти в сети Интернет по адресу: www.portwell.com ЛИТЕРАТУРА: 1. State of the art ROBO 8820 Series, Ver. 23K. – Portwell, 2003. 2. Охрименко В. Одноплатный промышленный компьютер ROBO 8820VG2//ЭКиС. – Киев: VD MAIS, 2003, № 9.

№2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua КОММУТАЦИОННЫЕ ИЗДЕЛИЯ НОВОСТИ ФИРМЫ HARTING * А. Мельниченко Соединитель для промышленной сети Ethernet Группа HARTING Technology Group на выставке "SPS/IPC/Drives 2003" в Нюрнберге (Германия) пред ставила разработанный ею новый соединитель RJ In dustrial, который со временем должен стать стандарт ным соединителем для промышленных сетей Ether net. Он разработан специально для эксплуатации в неблагоприятных условиях промышленного произ водства (класс защиты от воздействия окружающей среды IP 67). Благодаря малому расстоянию между контактами новый соединитель занимает меньше места, чем ци линдрический соединитель М12, и вдвое меньше ме ста, чем существующие в настоящее время соедини тели подобного типа. Это окажется весьма полез ным при установке соединителя в миниатюрные из делия. К соединителю могут быть подключены как одно, так и многожильные провода типоразмером до AWG 22. Процесс подключения занимает не более двух минут без применения специального инструмента. Макси мально упрощено также подключение экранирован ных проводов. Организация пользователей шины Profibus (PNO – Profibus Nutzer Organisa tion) определила новый соединитель как стан дартный интерфейс для сетей PROFInet. Кроме выше описанного соеди нителя, предназна ченного для передачи данных, фирма Harting предлагает гибридный соеди нитель RJ Industrial Hybrid с контактами двух видов: слаботочных (для цепей передачи данных) и мощных (для передачи напряжения питания 24 В).

5 портовый коммутатор сети Ethernet Фирма Harting выпустила новый 5 портовый коммутатор сети Ethernet ESC 67 10, способный работать как в сетях 10Base TX, так и 100Base TX в диапазоне температур от 40 до 70 °С. Коммутатор име ет прочный металлический корпус с классом защиты от воздействия окружающей среды IP 67. Предусмотрены различные варианты монта жа коммутатора: как непосредственно на оборудовании, так и вне его без дополнительной защиты от механических воздействий.

Литые кабели по заказу Увеличился ассортимент выпускаемых фирмой Harting кабелей с использованием цилиндрических разъемов М12. Наряду с кабелями, предназначен ными для подключения периферийного оборудова ния, в которых используется способ быстрого под ключения проводов HARAX, фирма начала прини мать заказы на изготовление литых кабелей по тре бованиям потре бителей. В корот кий срок могут быть изготовлены и протестированы кабели любой длины как с прямыми, так и с угловы ми соединителями.

* http://www.harting.com e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль КОРПУСА И ШКАФЫ КОРПУСА И ШКАФЫ ФИРМЫ SCHROFF * О чередная статья о продукции фирмы SCHROFF (см. ЭКиС №№ 9 11 за 2003 г., № 1 за 2004 г.) содержит краткую информацию о монтажных корпусах серии CONCEPTLINE. А. Мельниченко Монтажные корпуса серии CONCEPTLINE предназначены для установки электро технического оборудования на стан дартный DIN рельс или монтажную плату, а также для монтажа 19 дюймо вого оборудования. Прочные цельно сварные стальные корпуса толщиной 1.5 мм с откидной дверью (сталь тол щиной 2 мм, угол открывания 130°) имеют степень защиты от воздейст вия окружающей среды IP 66 (пыле влагонепроницаемые) и могут устанавливаться как вну три помещения, так и вне его. На дне корпуса установ Размеры корпусов серии CONCEPTLINE (В Ш Г), мм * Поставляются без монтажной платы. * Electronic Packaging. – SCHROFF, UK 08/2003.

лена съемная плата для монтажа соединителей или кабельных сальников. Корпуса комплектуются элементами для крепле ния к стене и заземления. Возможна установка зам ков различных вариантов. Для крепления оборудова ния на внутренней стороне боко вых стенок корпуса устанавливаются гори зонтальные рейки, на которые крепится оцинкованная монтажная плата толщиной 2.5 мм или вертикальные держатели для 19 дюймового оборудования с возмож ностью установки их на требуемой глубине. По электромагнитной совместимости монтажные корпуса CONCEPTLINE сертифицированы аттестаци онными центрами на соответствие стандартам UL 508 Typ 12, NEMA 250 Typ 12, CSA C22.2 No. 94 Typ 12. Размеры корпусов приведены в таблице. Корпуса других размеров изготавливаются по заказу. Дополнительную информацию о корпусах фирмы SCHROFF можно найти в сети Интернет по адресу: www.schroff.biz В НПФ VD MAIS работает центр по обучению технологии поверхностного монтажа (SMT) Уважаемые руководители предприятий!

Каждому, прошедшему курс обучения, выдается квалификационное удостоверение Адрес центра: Киев, ул. Жилянская, 29, НПФ VD MAIS (проезд до станции метро “Республиканский стадион”). Для обучения в центре необходимо подать заявку по факсу: (044) 227 3668 или e mail: info@vdmais.kiev.ua Дополнительную информацию о центре можно получить по телефону: (044) 227 1356.

Ы С Т Р М У S К Занятия в центре организованы для сотрудников предприятий электронной и электротехнической промышленности: технологов, разработчиков, монтажников и регулировщиков радиоэлектронной аппаратуры, персонала ремонтных служб. В программу обучения включена теоретическая и практическая подготовка. Практические занятия проводятся на оборудовании фирм PACE, Vision, ESSEMTEC, Reddish Electronics, TECHNOPRINT, LPKF и др., предназначенном для мелкосерийного производства и ремонта печатных плат. В учебном процессе используются платы PACE, материалы корпорации AIM и фирмы Electrolube, современные SMD компоненты. Продолжительность курса обучения – три рабочих дня. Стоимость обучения 660 грн. (включая НДС), оплата по безналичному расчету.

№2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ ОСОБЕННОСТИ МОНТАЖА МИКРОСХЕМ В КОРПУСАХ MLF * C татья знакомит с особенностями проектирования печатных плат для установки микросхем в корпусах MLF. Даны также рекомендации по монтажу и замене этих микросхем. А. Мельниченко Корпус MLF (MicroLeadFrame) подобно корпусу CSP (Chip Scale Package) выполнен из пластмассы с выводами в виде медных площадок на его нижней по верхности. Созданный с использованием технологии ePad фирмы Amkor, корпус MLF имеет улучшенные тепловые и электрические характеристики. Теплоот вод, расположенный в нижней части корпуса, обеспе чивает эффективный тепловой и электрический кон такт кристалла микросхемы с печатной платой. Такая конструкция позволяет, кроме того, увеличить рабо чую полосу частот микросхемы до 10 ГГц. Для более полного использования возможностей такого корпуса разработка топологии печатной платы и монтаж микросхемы должны проводиться с учетом изложенных ниже соображений. Однако для достиже ния оптимального результата эти рекомендации долж ны быть дополнены эксперементальной проверкой. Как видно из рис. 1, корпус имеет выводы в виде прямоугольных площадок с закругленными с внутрен ней стороны краями. Перед монтажом на плату нано сится паяльная паста, после чего пайкой оплавлени ем выполняется монтаж корпуса.

жу корпуса MLF отсутствуют, для достижения оптималь ных результатов в проектировании печатных плат необ ходимо проведение ряда экспериментов. В основу из ложенных в статье рекомендаций положена разрабо танная фирмой IPC методика проектирования печатных плат с учетом особенностей, связанных с малыми рас стояниями между выводами и теплоотводом. На рис. 2 показаны виды корпуса снизу и сбоку с раз мерами, необходимыми для выполнения площадок на плате. Поскольку в большинстве случаев корпуса имеют квадратную форму, для определения длины площадок достаточно размеров, приведенных на виде сбоку (D, S, D2 и L). Размеры площадок на плате показаны на рис. 3. Здесь Zmax и Gmin – соответственно наружный и внутрен ний размеры между площадками, X и Y – ширина и дли на площадки, CLL – расстояние между крайними площад ками расположенных под углом 90° сторон и CPL – рас стояние между площадками для выводов и площадкой для теплоотвода, D2'TH – максимальный размер сторо ны площадки под теплоотвод (расчетное значение). Размеры корпусов и выводов микросхем, а также пло Рис. 1. Корпус MLF (внешний вид и разрез) Размеры площадок под выводы. Площадки под выводы микросхем на плате выполняют, как правило, в соответствии с руководствами, принятыми в фирме, или в соответствии с промышленными стандартами, напри мер, IPC SM 782. Но поскольку рекомендации по монта Рис. 2. Размеры корпуса MLF, используемые при определении размеров площадок печатной платы * Application Notes for Surface Mount Assembly of Amkor's MicroLeadFrame (MLF) Packages, March 2001.

e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ Таблица 1. Размеры корпусов и выводов микросхем и площадок платы * Выводы расположены по двум сторонам корпуса, в остальных случаях – по четырем.

щадок платы сведены в таблицу 1. Допуски. Ниже рассмотрены три вида допусков: на размеры корпусов компонентов, на размеры пло щадок печатной платы, на точность оборудования для установки компонентов. Кроме того, определены ми нимальные размеры паяного соединения, необходи мые для обеспечения его надежности. Допуски на размеры корпусов компонентов указа ны в таблице 1. Для определения размеров площадок печатной платы учитывают допуски на размер корпуса компонента, а также на расположение выводов мик росхемы на каждой из сторон. Поскольку совпадение всех трех предельных допусков маловероятно, в рас четах обычно используют их среднеквадратичное зна чение, как это принято в стандарте IPC SM 782. Указанный на рис. 2 размер S, необходимый для вычисления длины площадок, на чертежах корпусов, как правило, не приводят. Его можно вычислить по формулам Smin = Dmin – 2Lmax, Smax = Smin + Stol, где.

№2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ дике для различных корпусов MLF, приве дены в таблице 1. Для корпусов с шагом выводов 0.5 и 0.4 мм значения Xmax не сколько уменьшены по сравнению с рас четными во избежание образования мос тиков припоя. Минимальная длина площадок. Вычисленная по формуле (3) длина пло щадки Y учитывает все допуски и получа ется, как правило, больше, чем необходи мо, так как допуски в реальных изделиях намного жестче. К примеру, для 32 вы водного корпуса размерами 77 мм (с Рис. 3. Размеры контактных площадок печатной платы шагом выводов 0.65 мм) номинальная длина выводов составляет 0.6 мм. Одна Допуск на размеры площадок печатной платы, а ко из за допусков длина площадок для них составля также на точность установки компонента принимают ет 1.06 мм, т. е. на 0.46 мм больше номинальной длины выводов. При номинальных размерах корпуса равным 0.05 мм. Минимальные размеры паяного соединения (рис. 4), площадки на плате выступают на 0.18 мм перед выво используемые для определения размеров площадок, дами и на 0.28 мм за ними. В большинстве случаев принимают равными: JTmin=0.1 мм, LHmin=0.05 мм, JSmin=0. это оказывается излишним и, кроме того, приводит к ограничению размеров площадки для теплоотвода При этом все стороны вывода (кроме внешней) полно стью закрыты припоем. Правда, в большинстве случаев (см. ниже). Поэтому рекомендуется при проектирова размеры площадок делают несколько больше номи нальных, отчего паяное соединение принимает форму, показанную на рис. 4. Наличие теплоотвода не позволя ет увеличить размер площадок, поэтому для повышения надежности следует обеспечить хорошую форму соеди нения на внешней стороне вывода. Определение размеров площадок под выво ды. Размеры площадок определяются следующими соотношениями:,,, (1) Рис. 4. Размеры паяного соединения нии исходить из номинальных размеров, увеличив впоследствии размер площадок на 0.1 мм перед и на 0.05 мм за выводами (рис. 5). Полученная в результа те длина площадок достаточна для того, чтобы при монтаже корпуса по технологии, рекомендуемой фирмой Amkor, образовалось надежное паяное со единение. Проектирование площадки под теплоотвод. Для эффективного отвода тепла корпус MLF снабжен теплоотводом. Предполагается, что этот теплоотвод будет припаян к площадке на печатной плате, от кото рой тепло будет отводиться по переходным отверсти ям на другие слои платы. Размеры площадки под теплоотвод равны, как правило, размерам теплоотвода. Однако, в зависи мости от размеров выводов корпуса ее размеры мо гут быть скорректированы во избежание образования мостиков припоя между выводами и теплоотводом. Расстояние между площадками под выводы и тепло отводом принимают равным CPL = 0.15 мм (рис. 3).

где TТ, TS и TH – среднеквадратичные значения допус ков на расстояния между передними, боковыми и задними краями площадок соответственно. Более по дробно этот расчет приведен в стандарте IPC SM 782. Приведенная формула (1) для Gmin не позволяет произвести расчет размеров площадок по всем четы рем сторонам корпуса. Для предотвращения образо вания мостиков припоя между соседними площадка ми, расположенными на перпендикулярных сторонах корпуса, необходим зазор CLL (рис. 3). Его принимают равным 0.1 мм, и в результате формула для опреде ления Gmin выглядит следующим образом: Gmin Amax + 2CLL, (2) где Amax = (шаг выводов) (число выводов по одной стороне 1) ширину вывода. Тогда длина площадки определяется по формуле Y = (Zmax – Gmin)/2. (3) Внутренние края площадки должны быть закругле ны. Размеры площадок, рассчитанные по этой мето e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ ком узкими. В этом случае делают одно общее отвер стие на всю группу выводов (рис. 8). Если размеры площадки под теплоотвод приближа ются к максимальному значению, рассчитанному по формуле (4), то во избежание образования мостиков припоя рекомендуется ограничить область пайки теп лоотвода, защитив паяльной маской края площадки под теплоотвод на ширину 0.1 мм по каждой из сторон. Для предотвращения вытекания припоя через пе реходные отверстия они также должны быть защище ны паяльной маской. Диаметр маски на этих отвер стиях должен на 0.1 мм превышать диаметр отвер стия. Наносить ее можно как со стороны пайки, так и с Рис. 5. Минимальные выступы обратной стороны. Эксперименты показали, что в контактных площадок первом случае в паяном соединении образуется Максимальный размер каждой из сторон площадки меньше пустот (рис. 9). Как видно из рис. 10, наличие пустот между теп под теплоотвод равен лоотводом и площадкой на плате общей площадью D2`TH=Gmin 2CPL, (4) Реальный размер каждой из сторон площадки D2' не более половины всей поверхности площадки су выбирается из соотношения D2D2'D2'TH, где D2 – щественно не влияет на теплопроводность соеди нения. Следует избегать лишь пустот большой пло размер стороны теплоотвода на микросхеме. щади. С увеличением числа переходных отверстий повы Рекомендации по разработке трафарета. Как шается эффективность отвода тепла от корпуса (рис. 6). Однако на практике выбирают такое их количество, показали эксперименты, для обеспечения требуемой надежности паяное соединение должно иметь толщи при котором дополнительные отверстия уже не ока ну порядка 50 75 мкм и достаточное количество при зывают существенного влияния на процесс теплопе поя с внешней стороны площад ки. Это достигается правильным выбором следующих соотноше ний: К1 = площадь апертуры/пло щадь стенки апертуры, К2 = ширина апертуры/толщи на трафарета. Для прямоугольной апертуры эти соотношения имеют вид: К1 = LW/2T(L+W), K2 = W/T, где L и W – длина и ширина апер туры, Т – толщина трафарета. Для Рис. 6. Зависимость теплового сопротивления “кристалл окружающая того чтобы количество наноси среда” ja от количества переходных отверстий под теплоотводом мой пасты было оптимальным, редачи. В результате моделирования процесса теп должны соблюдаться соотношения: К1>0.66, К2>1.5. лопередачи установлено, что оптимальным является Обычно размеры апертуры трафарета соответст расположение отверстий с шагом 1 1.2 мм при их ди аметре 0.3 0.33 мм. На рис. 7 показано расположение переходных отверстий для 48 выводного корпуса размером 77 мм. Паяльная маска. С учетом допусков на точность нанесения паяльной маски отверстия в ней должны быть на 120 150 мкм больше размеров площадок на плате. Как правило, каждая площадка должна иметь соб ственное отверстие в паяльной маске. Но для выво Рис. 7. Площадка под теплоотвод дов шириной 0.25 мм и шагом 0.4 мм перемычки меж (с переходными отверстиями) ду соседними отверстиями маски становятся слиш для 48 выводного корпуса размерами 7 7 мм №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ ленный с помощью лазера, с поли рованными трапецеидальными стенками. Так как доступ к выводам микро схемы после пайки отсутствует, ре комендуется использовать паяль ную пасту, не требующую последу ющей чистки (No Clean). Монтаж. Монтаж корпусов MLF выполняется так же, как и других Рис. 8. Паяльная маска для площадок под выводы с шагом 0.5 мм SMD компонентов. Желательно и более (а), с шагом 0.4 мм (b) проведение контроля после нане сения пасты и после пайки, особенно на стадии раз работки. Следует также контролировать расход пас ты, который должен быть равным 80 90 % от расчет ного значения. После пайки необходимо методом рентгеноскопии убедиться в отсутствии дефектов (пустот, шариков припоя и др.). Типовой профиль пайки показан на рис. 12. Реаль ный профиль зависит от используемой пасты и плот ности монтажа компонентов. Температура пайки не Рис. 9. Пустоты в паяном соединении под должна превышать 220 °С, время воздействия темпе теплоотводом при нанесении маски на ратуры, превышающей температуру плавления при переходные отверстия с нижней (а) и верхней поя, не должно быть более 75 с. Для припоев, не со стороны платы (b) держащих свинец, температура может быть увеличе вуют размерам площадки печатной платы. В табл. 2 на, если позволяет материал корпуса. Скорость роста приведены коэффициенты К1 и К2, рассчитанные на температуры не должна превышать 3 °С/с. Замена микросхем, выполненных в корпусах основе данных табл. 1 для площадок минимальной MLF. Дефекты пайки выводов корпуса MLF можно ис длины. Толщина трафарета в этом случае принята рав ной 0.125 мм. В таблице 2 приведены также значения править сравнительно просто, однако для исправления коэффициентов для апертуры, ширина которой на дефектов, обнаруженных под корпусом, приходится вы паивать его целиком. Здесь возникает сложность, свя 0.05 мм меньше ширины площадки. Это может потре боваться при малом шаге выводов (например, 0.4 мм), занная с нежелательным нагревом соседних компонен т. к. в этом случае между площадками шириной 0.25 мм тов. Процесс замены обычно состоит из следующих ста остается всего 0.15 мм. Из таблицы 2 видно, что в дий: удаления микросхемы, устранения дефекта, нане сения пасты, установки и припаивания новой микросхе большинстве случаев коэффициенты К1 и К2 значитель но больше указанных выше минимальных значений, мы. Перед любой заменой компонента настоятельно ре приближаясь к ним лишь при шаге выводов 0.4 мм. комендуется прогреть изделие в течение четырех часов при температуре 125 °С для удаления влаги. Увеличения К1 можно добиться путем увеличения дли ны апертуры или уменьшения толщины трафарета. Что касается отверстия трафарета, предназначен ного для площадки под теплоотвод, то во избежание на несения чрезмерного количества пасты и связанных с этим проблем рекомендуется вместо одного большого отверстия использовать ряд небольших (рис. 11). При этом площадь, покрытая пастой, составит 50 80 % пло щади площадки, что, как было отмечено выше, сущест венно не отразится на теплопроводности соединения. Однако в этом случае легче достигается оптимальная толщина паяных соединений на выводах (50 75 мкм). Толщина трафарета. Для площадок с шагом 0.4 и 0.5 мм рекомендуется выполнять трафарет толщиной Рис. 10. Зависимость тепловых сопротивлений 0.125 мм. Для площадок с шагом больше 0.5 мм она ja, JB, JV от размеров пустот в паяном может быть увеличена до 0.15 0.2 мм. Рекомендуется применять трафарет из нержавеющей стали, изготов соединении теплоотвод площадка платы e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ПОВЕРХНОСТНЫЙ МОНТАЖ Рис. 12. Типовой профиль пайки для припоя Sn63/Pb37 щадки от припоя, что лучше выполнить с помощью па яльника и металлической оплетки. Ширина жала должна соответствовать ширине площадки, его тем пература не должна быть слишком высокой, чтобы не повредить плату. После удаления припоя плату очи щают растворителем. При его использовании учиты вают рекомендации изготовителя паяльной пасты. Нанесение пасты должно выполняться с высокой точностью. Желательно использовать миниатюрный трафарет, соответствующий данному корпусу. Вырав нивание его относительно площадок платы должно Рис. 11. Формы отверстий в трафарете для происходить под 50 100 кратным увеличением. Паста площадки под теплоотвод корпусов MLF наносится небольшим металлическим ракелем, шири размерами 77 (а, b) и 1010 мм (c, d) на которого равна ширине корпуса. При этом паста на Для удаления компонента следует использовать носится за один проход ракеля без образования из нагрев горячим воздухом через специальные сопла, лишков. Толщина трафарета и размер апертуры – те что предотвращает нагрев соседних компонентов. же, что и во время основного процесса. Здесь также Расход воздуха рекомендуется поддерживать равным должен использоваться флюс, не требующий отмыв 15 20 л/мин. Желательно выдерживать температурный ки, т. к. чистка платы с большим количеством малых компонентов затруднительна. профиль, используемый при пайке, сократив до мини Установка корпуса MLF выполняется так же, как мума время нахождения припоя в расплавленном состо янии. Рекомендуется также подогрев платы снизу. Для и корпуса BGA. Для выравнивания компонента на плате необходимо использовать оптическую систе удаления компонента используют вакуумную присоску. му с расщепленным лучом, формирующую изобра После удаления компонента следует очистить пло жение выводов, совмещен Таблица 2. Размеры апертуры трафарета для площадок под выводы ное с изображением кон (Ш Д, мм) тактных площадок. Здесь также необходимо исполь зовать 50 100 кратное уве личение. Установочное оборудование должно обес печивать возможность пово рота компонента и смеще ния его вдоль осей X и Y. Пайка нового компонента ведется с использованием того же температурного про филя, что и при пайке всей платы. При известном про филе пайки контроль темпе ратуры с помощью термопа ры не обязателен.

№2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль КОНКУРС “ЛУЧШАЯ РАЗРАБОТКА ГОДА” АППАРАТ ВОССТАНОВЛЕНИЯ И ТРЕНИРОВКИ ДВИЖЕНИЙ "БИОФОРМ" О писываемый в статье аппарат "БИОФОРМ" предназначен для восстановления и тренировки двигательных функций, нарушенных в результате заболеваний опорно двигательного аппарата, а также для целенаправ ленной тренировки практически здоровых людей, включая спортсменов, стремящихся повысить тонус и вы носливость мышц. Дана структурная схема и описаны основные функциональные режимы работы аппарата. Л. Алеев, М. Вовк, В. Горбанев, В. Иванов, А. Шевченко Разнообразные терапевтические аппараты, отече • целенаправленной тренировки спортсменов и ственные и зарубежные, в основу которых положена практически здоровых людей, стремящихся под электростимуляция мышц, находят применение в ком держать тонус и выносливость мышц. плексе реабилитационных мероприятий, направленных Внешний вид действующего экспериментального на восстановление двигательных функций. Важным образца аппарата "БИОФОРМ" показан на рис. 1 этапом в развитии электростимуляционной терапии Принципы построения и режимы работы явилось использование так называемого метода мно Основу подходов к формированию/тренировке гоканальной программной электростимуляции мышц, движений, выполняемых с использованием аппарата при котором в качестве программы электростимуляци "БИОФОРМ", составляют методы: онных воздействий использовались естественная по • программной электростимуляции мышц, позволя следовательность вовлечения мышц и изменение мы ющий навязывать пациенту определенные, обус шечных усилий во времени при выполнении движений. ловленные целью тренировки, движения по моде Основанные на этом методе аппараты типа "Миотон" и лям (программам), искусственно синтезирован "Миокор" были выпущены серийно и применялись во ным и имитирующим естественные произвольные многих клиниках и курортах бывшего Советского Союза движения, или по моделям, основанным на [1]. Наряду с электростимуляцией многие реабилито "электромиографических образах" произвольных логи для восстановления двигательных функций ис движений пользуют биологическую обратную связь (главным об • биотренировки при помощи биологических об разом, зрительную). Каждый из подходов имеет свои ратных связей (зрительных и слуховых) с исполь преимущества в зависимости от тяжести нарушения зованием "информационного образа движения" двигательных функций и этапа реабилитации. для тренировки произвольных движений Предлагаемый аппарат "БИОФОРМ" основан на • пороговой электростимуляции, при котором про использовании не только метода программной элект цесс навязывания пациенту вынужденных движе ростимуляции мышц, но и биологической обратной ний запускается его попыткой произвольно сокра связи, способствующей установлению движения во тить мышцы, участвующие в выполнении тренируе взаимосвязи со зрительным и слуховым анализаторами [2]. Сочетание двух мето дов позволяет осуществлять многоцеле вую тренировку движений с использова нием различных режимов тренировки. Назначение Аппарат "БИОФОРМ" предназначен для: • восстановления двигательных функ ций, нарушенных в результате забо леваний нервно мышечной системы (последствий инсульта, детского це ребрального паралича, неврита ли цевого нерва и др.), травм и т. д. • тренировки мышц при дефиците на грузок, в условиях гипокинезии и гиподинамии (например, при дли тельном пребывании на больничной Рис. 1. Восстановление и тренировка движений при помощи аппарата "БИОФОРМ" (режим "Взаимостимуляция") койке) №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua КОНКУРС “ЛУЧШАЯ РАЗРАБОТКА ГОДА” Рис. 2. Структурно функциональная схема аппарата "БИОФОРМ" (показана работа двух каналов) мых движений, и пре Основные технические характеристики аппарата "БИОФОРМ" одолением определен ного порога произволь ных сокращений мышц, устанавливаемого опе ратором или пациентом. Структурно функцио нальная схема аппарата "БИОФОРМ" показана на рис. 2. Аппарат "БИОФОРМ" обеспечивает формирова ние и тренировку движений в режимах: • "ПРОГРАММАТОР РЕ ЦИПИЕНТ" – по искусст пах реабилитации, вплоть до полного восстановления венно синтезированным программам, имитирую движений, оптимально мобилизовать внутренние ре щим произвольные сокращения мышц зервы организма на восстановление движений в зави • "ДОНОР РЕЦИПИЕНТ" – по программам, осно симости от состояния двигательных функций пациента ванным на "электромиографических образах" и цели тренировки. Возможность использования раз произвольных сокращений мышц здорового че личных режимов и двигательных программ позволяет ловека постепенно усложнять тренировку отрабатываемого • "ВЗАИМОСТИМУЛЯЦИЯ", "АУТОСТИМУЛЯЦИЯ движения, наращивать силу и выносливость мышц. ПАМЯТЬ" – по программам, основанным на "элек Более подробную информацию об аппарате "БИО тромиографических образах" произвольных со ФОРМ" можно получить в Международном научно кращений собственных здоровых мышц учебном центре информационных технологий и систем • "ПОРОГОВАЯ ЭЛЕКТРОСТИМУЛЯЦИЯ" и "БИО НАН Украины и МОН Украины по тел.: (044) 266 3047, ТРЕНИРОВКА" в условиях визуального и слухово e mail: vovk@visti.com го мониторинга тренируемых движений. ЛИТЕРАТУРА: Основные технические характеристики аппарата 1. Алеев Л.С., Вовк М.И., Горбанев В.Н., Шев "БИОФОРМ" приведены в таблице. ченко А.Б. "Миотон" в управлении движениями. – Аппарат "БИОФОРМ" – это эффективный инстру Киев: Наук. думка, 1980. мент восстановления двигательных функций и трени 2. Aleev L.S., Vovk M.I. Functional Electrostimulation ровки мышц. Различные режимы формирования и тре нировки движений позволяют оптимизировать процесс with Myofeedback in Movement Rehabilitation//Proc. 5th Int. Muscle Symp. – Vienna, May 19 21, 2000. восстановления двигательных функций на разных эта e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ ПОРТАТИВНЫЕ КОМПЬЮТЕРЫ ФИРМЫ IBM СОХРАНЯЮТ ДАННЫЕ, ДАЖЕ ЕСЛИ ИХ РОНЯЮТ НА ПОЛ * Фирма IBM анонсировала в октябре 2003 г. новое семейство портативных компьютеров ThinkPad со встроенной системой защиты данных от разрушения при ударе или падении компьютера. Система защиты данных (APS – Active Protection System) содержит сенсор, который реагирует на ускорение, возникающее в случае падения компьютера. При наличии такого ускорения система APS блокирует процесс записи или чте ния данных на жестком диске и тем самым предотвращает их разрушение. Как заявил Mark Cohen, руководитель отделения фирмы IBM по производству компьютеров семейства ThinkPad, в 2004 году фирма выпустит не менее миллиона таких компьютеров. В качестве сенсоров ускорения в системе защиты данных от разрушения могут быть использованы дат чики, применяемые для управления подушками безопасности в автомобилях. Такие датчики выпускаются, например, фирмами Analog Devices и MEMSIK. Теперь пользователи портативных компьютеров смогут работать с ними не только дома или в офисе, но и в дороге, не боясь разрушить данные из за случайного падения компьютера.

* Jeff Karoub. Laptops from IBM retain data, even when they’re bottoms up//SmallTimes, November/ December, 2003. Сокращенный перевод В. Романова.

СЧЕТВЕРЕННЫЕ БЫСТРОДЕЙСТВУЮЩИЕ АЦП, ВЫПОЛНЕННЫЕ В МИНИАТЮРНОМ КОРПУСЕ Фирма Analog Devices разработала новые счет веренные КМОП АЦП AD9229 и AD9289, отличаю щиеся высокой производительностью и выполнен ные в сверхминиатюрных корпусах. В состав каж дой микросхемы входит интерфейс типа LVDS (low voltage differential signaling), предназначенный для передачи дифференциальных сигналов с частотой до 780 МГц, который обеспечивает минимальный уровень шумов и искажений.

Вместо четырех ИМС – одна микросхема счетверенного АЦП Основные параметры и особенности счетверенных преобразователей: AD9229 четыре 12 разрядных АЦП с производительностью 65 мил • лионов преобразований в секунду, выполненные в корпусе 48 LFCSP • мощность рассеяния 220 мВт на АЦП • отношение сигнал/шум 70 дБ в полосе частот до 25 МГц AD9289 Применение преобразователей AD9229 и AD9289: ультразвуковые промышленные и медицинские приборы проводные и беспроводные системы связи радары и системы отображения информации, принимаемой со спутников медицинские системы отображения информации драйверы лентопротяжных механизмов • • • • четыре 8 разрядных АЦП с производительностью 65 мил лионов преобразований в секунду, выполненные в корпусе 64 CSPBGA • мощность рассеяния 68 мВт на АЦП • отношение сигнал/шум 47 дБ в полосе частот до 25 МГц • • Информацию об особенностях интерфейса LVDS и о новых счетверенных АЦП можно получить в сети Интернет по адресам: www.analog.com/LVDS и www.analog.com/FastQuadADC №2, февраль e mail: ekis@vdmais.kiev.ua КРАТКИЕ СООБЩЕНИЯ МАЛОШУМЯЩИЕ ОПОРНЫЕ ИСТОЧНИКИ НАПРЯЖЕНИЯ СО СВЕРХНИЗКИМ ТЕМПЕРАТУРНЫМ ДРЕЙФОМ ADR520/ADR550 – семейство опорных источников напряжения в миниатюрных корпусах типа SC70 Новое семейство опорных источников напряжения фирмы Analog Devices ADR520 (2.048 B), ADR525 (2.5 B), ADR530 (3.0 B), ADR540 (4.096 B), ADR545 (4.5 B) и ADR550 (5.0 В) имеет ми нимальный уровень шумов (размах 4 мкВ) в частотном диапа зоне от 0.1 до 10 Гц. Эти источники подключаются так же, как обычные стабилитроны. Они отличаются минимальным тем пературным дрейфом по сравнению с аналогичными издели ями других производителей. Еще одним преимуществом этих источников является сверхминиатюрный корпус типа SC70. Ток потребления опорных источников находится в пре делах от 10 до 65 мкА, что позволяет использовать их в сис темах с батарейным питанием напряжением 3 или 5 В. ADR5хх $ 0.40 Максимальная погрешность каждого источника составляет 0.2 %, максимальный ТКН – 20 ррм/°С, мини мальный динамический выходной импеданс – 0.1 Ом. Семейство опорных источников ADR5хх выпускается в корпусах SOT 23 (33 мм) или SC70 (22 мм) и предназначено для работы в промышленном диапазоне температур от 40 до 85 °С.

ДВУХКАНАЛЬНЫЕ ТЕМПЕРАТУРНЫЕ СЕНСОРЫ, ОТЛИЧАЮЩИЕСЯ ШИРОКИМ ДИАПАЗОНОМ ИЗМЕРЯЕМЫХ ТЕМПЕРАТУР И АВТОМАТИЧЕСКОЙ КАЛИБРОВКОЙ СМЕЩЕНИЯ НУЛЯ ADT7461 – цифровой температурный сенсор, предназначенный для мониторинга температуры процессоров нового поколения Новый температурный сенсор осуществляет мониторинг температуры в широком диапазоне температур и автомати чески компенсирует температурную погрешность, вызван ную падением напряжения на проводах выносного чувстви тельного элемента. Температурный диапазон от 0 до 127 °С может быть расширен путем использования выносного чув ствительного элемента. В этом случае максимальный темпе ратурный диапазон расширяется до пределов 64…191 °С, а используемый на практике – до 40...150 °С. Сенсор автома тически компенсирует погрешность, вызванную падением напряжения на подключенных к выносному чувствительному элементу проводах, сопротивление которых может состав лять 1000 Ом, что позволяет исключить операцию калибров ки системы в целом. Компенсация осуществляется путем ав томатического переключения источников тока в последова ADT7461 $ 1.75 тельной цепи с последующим измерением падений напряжения при изменении направления тока, вычисле нием и учетом погрешности, вызванной падением напряжения на проводах. Кроме того, в сенсоре обеспечи вается уменьшение шумов во входных цепях. Выносной чувствительный элемент имеет разрешение 0.025 °С, а погрешность ±1 °С, встроенный в сенсор чувствительный элемент имеет разрешение ±1 °С, а погрешность ±3 °С. Производительность процесса измерения температуры при передаче данных через SMBus интер фейс составляет от 0.0625 до 64 преобразований в секунду. Кроме рабочего режима сенсор может иметь режимы ожидания и тревоги, для чего предусмотрен выход прерывания. Сенсор ADT7461 совместим по вы водам с температурным монитором ADM1032, в состав ко торого входит выносной чувствительный элемент (диод www.analog.com/ADT7461 ный p n переход).

e mail: ekis@vdmais.kiev.ua №2, февраль ПЕРСПЕКТИВНЫЕ ИЗДЕЛИЯ УСИЛИТЕЛИ МОЩНОСТИ X PA ФИРМЫ ANALOG DEVICES овое семейство радиочастотных усилителей мощности X PA™ фирмы Analog Deviсes предназначено для использования в мобильных телефонах и позволяет снизить их стоимость, а также продлить срок жизни батарей благодаря более высокому КПД.




© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.