Что-то давненько мы не говорили о цифре. Да и разговоры о ней
получаются какие-то "на грани с аналогом". Да. Это специфика темы.
Всё, что связано НЕПОСРЕДСТВЕННО с цифрой - гораздо проще и
конкретнее. Надеюсь, мы доживём до того счастливого дня, когда
читатели зададут вопрос конкретно о цифровой электронике (логике,
контроллерах, ПЛИС, логических уровнях и т.п.) А пока будем
рассматривать общие вопросы, касающиеся цифровой электроники, но с
"аналоговым душком". Ведь большинство проблем в цифровых схемах
кроется именно в знании АНАЛОГОВЫХ особенностей. Не так ли? :)
Цифровая электроника
Рассмотрим насущный жизненный пример. Допустим, вам нужно соорудить
какую-либо схему с отрицательным напряжением питания. Зачем? Ведь в
цифре всё между 0V и напряжением питания! Нет. Не всегда.
Два очень распространённых приложения, которые требуют отрицательные
напряжения - RS232 и ЖКИ.
Честно говоря, существуют реализации RS232 и ЖКИ, в которых можно
обойтись без применения напряжений отрицательной полярности, но мы
рассмотрим классический случай, когда они бывают нужны /*если ТЕБЯ,
дорогой читатель, заинтересует, как можно строить такие схемы без
отрицательного напряжения - спрашивай!*/.
Два слова о том, как же применяются отрицательные напряжения в
указанных схемах. При последовательной передаче данных "спокойное"
состояние линии - это отрицательное напряжение порядка -12V.
Логический "ноль", старт- и стоп-биты "поднимают" это напряжение при
передаче, а единица оставляет без изменения. Если передатчик перестал
выдавать в линию отрицательное напряжение, то приёмник может сделать
вывод о том, что передатчик отключился, оборвался кабель, или у
передатчика пропало питание.
В ЖКИ отрицательное напряжение используется для регулировки контраста
при работе приборов в отрицательном диапазоне температур. Причём для
положительных температур отрицательное напряжение не нужно - экран
достаточно контрастен и при использовании 0V, но при понижении
температуры изображения не увидеть, если не использовать
отрицательное напряжение.
Если кого-то будут интересовать затронутые вопросы - спрашивайте -
буду отвечать.
Итак, нам нужно отрицательное напряжение в схеме!!!
Есть несколько путей его получения. Назову первое, что приходит на ум
/*если кто-то использует другие интересные решения - пишите,
присылайте - будем рассматривать! */:
1. Использовать дополнительную обмоточку в силовом трансформаторе или
поставить отдельный трансформатор. Сделать под это отдельный блок
питания для отрицательного напряжения и ... Ну дальше всё понятно.
2. Использовать готовую интегральную схему для преобразования
существующего положительного напряжения в отрицательное.
3. Самому построить преобразователь напряжения /*вместо
интегрального*/.
Первый способ - самый дорогой. Он будет требовать также
дополнительного места на плате или в корпусе устройства. Но он имеет
свои преимущества. Прежде всего - мощность. Можно легко построить
источник с возможностью дать в нагрузку до нескольких ампер. (Но это
редко бывает нужно!) Кроме того, можно построить очень стабильную
схему (если использовать схему как источник опорного напряжения).
Второй способ - самый бескровный. Мы покупаем микросхемку (минимум -
5-6 ножек), подаём на неё питание, подключаем два конденсатора - и
отрицательное напряжение питания у нас уже есть! Только вот в минусе
- стоимость и относительная нестабильность /*чем стабильнее схема,
тем она дороже! :) */ . Нагрузка - в среднем от нескольких десятков
до 100_мА. Неплохо. То, что надо.
Третий способ - тут нужно много попотеть. Но: самый дешёвый, места на
плате занимает не больше, чем ВТОРОЙ, есть возможность самостоятельно
подбирать параметры схемы так, чтобы получить требуемое напряжение
или ток. Хотя большой ток будет довольно сложно получить /*в среднем
получится устройство не мощнее, чем интегральное*/.
.......
Все способы хороши. Но каждый - для своего случая.
Для нас же - для ЖКИ и RS232, достаточно иметь дешёвые, небольшого
размера и мощности источники. Третий способ подойдёт как нельзя
кстати!
/*Внимание! Я умышленно не буду рассматривать первые два, поскольку
схем на эту тему существует громадное множество, но если, повторяю,
кто-то заинтересуется - пишите!*/
/*Кроме того, третий способ интересен сам по себе как со
схемотехнической точки зрения, так и с точки зрения изучения основ и
хитростей электроники. Поэтому в следующих выпусках про цифровую
электронику я буду касаться именно этого способа.*/
........
Дополню, что схемы, построенные по способу 2 и 3 можно оснастить
маломощным стабилизатором. Тогда будет решена проблема стабильности и
точности напряжения.
Но для наших приложений большой точности не требуется.
Выводы.
А выводов никаких не будет! Мы рассмотрели основные пути решения
проблемы - получения маломощного источника отрицательного напряжения
на плате. В дальнейшем постараемся углубить свои знания в данной
теме.
Итак, в следующих выпусках рассылки /*пока мозг отдыхает от Фурье :)
*/ мы займёмся изучением "самодельных" схем для получения
отрицательных напряжений.
Рассылка "Электроника. Образ жизни" для тех, кто увлекается
разработкой и ремонтом электронных схем. Она и для специалистов по
аналоговой технике, и для "цифровиков". Каждый радиолюбитель сможет
найти здесь что-то своё - узнать новости, спросить, где можно найти
или скачать документацию к микросхеме, поделиться хитростями (как
отремонтировать телефон, "оживить" компьютер), отгадать кроссворд по
электронной тематике.
В рассылке можно будет задать свои вопросы по телефонии, цифровой и
аналоговой схемотехнике, микроконтроллерам, интерфейсам,
радиолюбительской технологии, программированию, интернету.
Посоветоваться, как написать программу /*для контроллера или под
какое-либо устройство*/. Главное - проявить смелость и послать свой
вопрос.
"Электроника. Образ жизни" и для тех, кто ещё учится (с её помощью вы
сможете написать реферат о том, что же такое резистор или
конденсатор!), для тех, кто преподаёт, для тех, кто работает на
заводе, в лаборатории или в офисе.
Если Вы чувствуете, что электроника - это ваш образ жизни -
присоединяйтесь!