Przetwarzanie i stabilizacja napięcia Krok po kroku: od diody Zenera do liniowego stabilizatora szeregowego Dodajemy sprzężenie zwrotne Podstawowe układy liniowych stabilizatorów napięcia z klasycznym elementem 723 Stabilizator napięcia typu 723 Kilka słów na obronę surowo ocenianego układu 723 Całkowicie scalone liniowe stabilizatory napięcia Klasyfikacja liniowych scalonych stabilizatorów napięcia Stabilizatory trzykońcówkowe o ustalonym napięciu wyjściowym Stabilizatory trzykońcówkowe o ustawialnym napięciu wyjściowym Stabilizator typu 317: wskazówki dla użytkownika Przykładowe układy z wykorzystaniem stabilizatora typu 317 Stabilizatory o zmniejszonym minimalnym napięciu we-wy Stabilizatory o prawdziwie małym minimalnym napięciu we-wy Stabilizatory 3-końcówkowe z wbudowanym źródłem prądu wzorcowego Porównanie minimalnych napięć we-wy różnych stabilizatorów Przykład stabilizatora dwunapięciowego Wybór stabilizatora liniowego Osobliwości stabilizatorów liniowych Filtracja szumu i tętnień Źródła prądowe Projektowanie z uwzględnieniem mocy i ciepła Tranzystory mocy i rozpraszanie ciepła Obszar bezpiecznej pracy Od gniazda sieciowego do wyjścia zasilacza niestabilizowanego Elementy sieciowe Transformator sieciowy Elementy obwodu stałoprądowego zasilacza Zasilacz niestabilizowanych napięć symetrycznych - test prawdy na stole laboratoryjnym! Zasilacze liniowe kontra zasilacze impulsowe: tętnienia i zakłócenia Stabilizatory impulsowe i przetwornice napięcia stałego Stabilizatory liniowe kontra stabilizatory impulsowe Topologie przetwornic impulsowych Bezcewkowe przetwornice impulsowe Przetwornice z cewkami: topologie podstawowe bez izolacji we-wy Przetwornica obniżająca napięcie Przetwornica podwyższająca napięcie Przetwornica odwracająca napięcie Uwagi na temat przetwornic impulsowych bez izolacji we-wy Tryby pracy stabilizatorów impulsowych: napięciowy i prądowy Przetwornice impulsowe z transformatorami: informacje podstawowe Przetwornica zaporowa Przetwornica przepustowa Przetwornice mostkowe Sieciowe przetwornice impulsowe Stopień wejściowy przetwarzający napięcie przemienne na napięcie stałe Stopień przetwarzania napięcia stałego na napięcie stałe Przykład rzeczywistego sieciowego impulsowego stabilizatora napięcia Sieciowe stabilizatory impulsowe: obraz ogólny Sieciowe stabilizatory impulsowe: sposób działania - opis ogólny Sieciowe stabilizatory impulsowe: sposób działania - opis szczegółowy Projekt wzorcowy Podsumowanie: ogólne uwagi na temat sieciowych zasilaczy impulsowych Kiedy stosować zasilacze impulsowe Inwertery i wzmacniacze impulsowe Wzorce napięcia Diody Zenera Wzorzec napięcia z tranzystorów bipolarnych Wzorzec napięcia z JFET-ów Wzorzec napięcia z tranzystorem MOS Trzykońcówkowe precyzyjne wzorce napięcia Szum wzorców napięcia Wzorce napięcia: uwagi dodatkowe Komercyjne moduły zasilające Magazynowanie energii: baterie i kondensatory Charakterystyki ogniw, baterii i akumulatorów Wybór baterii lub akumulatora Magazynowanie energii w kondensatorach Zasilacze: tematy dodatkowe Zabezpieczenia nadnapięciowe Poszerzanie zakresu napięć wejściowych Ograniczanie prądu wyjściowego przez jego redukcję Zewnętrzny tranzystor szeregowy Stabilizatory wysokonapięciowe Technika cyfrowa Podstawy techniki cyfrowej Dyskretne czy analogowe? Stany logiczne Kody liczbowe Bramki i tablice prawdy Bramki z elementów dyskretnych Przykłady układów z bramkami Miejsce symbolu negacji stanu Scalone układy cyfrowe: CMOS i bipolarne (TTL) Wykaz powszechnie stosowanych bramek Budowa bramek scalonych Charakterystyki układów CMOS i bipolarnych (TTL) Układy z wyjściem trójstanowym i układy z otwartym kolektorem Układy kombinacyjne Tożsamości logiczne Minimalizacja i tablice Karnaugha Scalone układy kombinacyjne Układy sekwencyjne Układy z pamięcią: przerzutniki Przerzutniki synchroniczne Połączenie przerzutników i bramek: układy sekwencyjne Synchronizator Przerzutnik monostabilny Wytwarzanie pojedynczych impulsów za pomocą przerzutników i liczników Scalone układy sekwencyjne Zatrzaski i rejestry Liczniki Rejestry przesuwające Programowalne układy cyfrowe Różnorodne funkcje sekwencyjne Kilka typowych układów cyfrowych Licznik modulo n: przykład zależności czasowych Sekwencyjny układ sterowania wyświetlaczami LED Generator o programowalnej liczbie impulsów Projektowanie mikromocowych układów cyfrowych Utrzymanie niskiego poziomu mocy wydzielanej w układzie CMOS „Choroby" układów cyfrowych Problemy statyczne Problemy dynamiczne Wrodzone wady układów TTL i CMOS Programowalne układy cyfrowe Krótki rys historyczny Sprzęt Podstawowy układ rodziny PAL Układy PLA Układy FPGA Pamięć konfiguracji Inne układy PLD Oprogramowanie Przykład: generator pseudolosowyeh bajtów Sposób wytwarzania pseudolosowyeh bajtów Realizacja za pomocą układów standardowych Realizacja za pomocą układu programowalnego Układ programowalny - tekstowe wprowadzanie danych (HDL) Realizacja z użyciem mikrokontrolera Rady Wybór technologii Wybór z punktu widzenia potrzeb użytkownika Transmisja sygnałów cyfrowych Łączenie się z układami CMOS i TTL Chronologia układów cyfrowych - krótki zarys historyczny Charakterystyki wejściowe i wyjściowe Łączenie ze sobą układów cyfrowych z różnych rodzin Sterowanie wejściami układów cyfrowych Zabezpieczanie wejść układów cyfrowych Kilka uwag na temat obwodów wejściowych układów cyfrowych Komparatory i wzmacniacze operacyjne jako źródła sygnałów wejściowych układów cyfrowych Dygresja: obserwacja sygnałów cyfrowych Komparatory Wyjścia Wejścia Inne parametry Inne przestrogi Łączenie układów cyfrowych z zewnętrznymi obciążeniami Obciążenie zasilane dodatnim napięciem: sterowanie bezpośrednie Obciążenie zasilane dodatnim napięciem: sterowanie pośrednie Obciążenie zasilane ujemnym napięciem lub napięciem przemiennym Zabezpieczanie kluczy mocy Sprzęganie układów NMOS LSI Elementy optoelektroniczne: źródła światła Diody LED: kontrolki i inne zastosowania Diody laserowe Wyświetlacze Elementy optoelektroniczne: detektory Fotodiody i fototranzystory Fotopowielacze Transoptory i przekaźniki Transoptory z fototranzystorem na wyjściu (I) Transoptory z wyjściem cyfrowym (II) Transoptory - sterowniki MOS-ów i IGBT-ów (III) Transoptory do zastosowań analogowych (IV) Przekaźniki półprzewodnikowe z tranzystorem na wyjściu (V) Przekaźniki półprzewodnikowe z tyrystorem triakiem na wyjściu (VI) Transoptory z wejściem przemiennoprądowym (VII) Przerywacze optyczne Optoelektronika: światłowodowe łącza cyfrowe TOSLINK Versatile Link Moduły do światłowodów szklanych ze złączami SCST Całkowicie scalone moduły nadawczo- odbiorcze do szybkiej transmisji światłowodowej Sygnały cyfrowe a długie przewody Połączenia lokalne Połączenia między płytkami Transmisja sygnałów cyfrowych za pośrednictwem kabli Kable współosiowe (koncentryczne) Właściwy sposób transmisji (I): dopasowanie falowe na końcu kabla Kable symetryczne RS-232 Na styku techniki analogowej i techniki cyfrowej Podstawowe parametry przetworników CA i AC Kody Błędy przetwarzania Przetworniki autonomiczne kontra wbudowane Przetworniki cyfrowo-analogowe (CA) Przetworniki CA z łańcuchem oporników Przetworniki CA z drabinką R-2R Przetworniki CA z przełączaniem prądów Mnożące przetworniki CA Wytwarzanie napięcia wyjściowego Sześć przetworników CA Przetworniki CA sigma-delta Modulator szerokości impulsów jako przetwornik cyfrowo-analogowy Przetworniki częstotliwość-napięcie Mnożący eliminator impulsów Wybór przetwornika cyfrowo-analogowego Przykładowe układy z przetwornikami CA Laboratoryjne źródło napięcia stałego ogólnego przeznaczenia Ośmiokanałowe źródło napięcia Nanoamperowe bipolarne źródło prądowe o szerokim zakresie napięcia wyjściowego Precyzyjny sterownik cewki Nieliniowość przetworników CA Przetworniki analogowo-cyfrowe (AC) Digitalizacja: aliasing, częstotliwość próbkowania i głębokość próbkowania Sposoby przetwarzania analogowo-cyfrowego Przetworniki AC - grupa 1: przetworniki równoległe („flash") Zmodyfikowane przetworniki równoległe Sterowanie przetwornikami AC: równoległymi, składankowymi i RF Przykład przetwornika równoległego z próbkowaniem podpasmowym Przetworniki AC - grupa II: przetworniki kompensacyjne Przykład prostego kompensacyjnego przetwornika AC Odmiany przetworników kompensacyjnych Przykład układu przetwarzania AC Przetworniki AC - grupa III: przetworniki całkujące Przetwarzanie napięcia na częstotliwość Metoda jednokrotnego całkowania Metody oparte na równoważeniu ładunków Metoda dwukrotnego całkowania Dygresja: klucze analogowe w układach przetwarzania sygnałów Projekty mistrzów: światowej klasy przetworniki AC z wielokrotnym całkowaniem firmy Agilent Przetworniki AC - grupa IV: przetworniki sigma-delta Prosty przetwornik sigma-delta do naszego monitora dawki promieniowania UV Demistyfikacja przetwornika sigma-delta Analogowo-cyfrowe i cyfrowo-analogowe przetworniki sigma-delta Proces przetwarzania sigma-delta Dygresja: kształtowanie widma szumu Konkluzja Symulacja A co z przetwornikami CA? Zalety i wady nadpróbkujących przetworników sigma-delta Sygnały spoczynkowe Kilka przykładów zastosowań przetworników sigma-delta Przetworniki AC: wybór i kompromisy Przetworniki sigma-delta i ich konkurencja Przetworniki AC próbkujące kontra uśredniające: szum Mikromocowe przetworniki AC Kilka niezwykłych przetworników AC i CA ADE7753: wielofunkcyjny układ scalony do pomiaru mocy pobieranej z sieci energetycznej AD7873: digitalizer ekranu dotykowego AD7927: przetwornik AC z sekwencerem AD7730: podsystem do precyzyjnych pomiarów mostkowych Przykłady systemów przetwarzania AC Multipleksowany 16-kanałowy system zbierania danych Wielokanałowy system równoległego zbierania danych z przetwornikami kompensacyjnymi Wielokanałowy system równoległego zbierania danych z przetwornikami sigma-delta Pętla fazowa Podzespoły pętli fazowej Projektowanie pętli fazowej Projektowanie powielacza częstotliwości Zaskok pętli fazowej i jej pozostawanie w stanie synchronizmu Niektóre zastosowania pętli fazowej Podsumowanie: jak pętla fazowa tłumi szum i jitter Generatory sekwencji pseudolosowyeh i generatory szumu Cyfrowa generacja szumu Rejestry liniowe Wytwarzanie szumu analogowego z ciągów maksymalnie długich Widmo mocy ciągu pseudolosowego Filtracja dolnoprzepustowa Generatory szumu wytwarzające sygnał prawdziwie losowy Hybrydowy filtr cyfrowy Komputery, kontrolery i łącza do transmisji danych Architektura komputera: procesor i magistrala Procesor (CPU) Pamięć Pamięć masowa Grafika, sieć komputerowa, sterowniki łącz równoległych i szeregowych Układy wejścia/wyjścia czasu rzeczywistego Magistrala Zbiór instrukcji komputera Język symboliczny i język maszynowy Uproszczony zbiór instrukcji procesorów rodziny x86 Przykład programowania Sygnały magistrali i sposoby łączenia się z nią Podstawowe sygnały magistrali: dane, adresy, sygnały strobujące Programowa obsługa wejścia wyjścia: wysyłanie danych Programowanie wektorowego wyświetlacza XY Programowa obsługa wejściawyjścia: przyjmowanie danych Programowa obsługa wejścia wyjścia: rejestry stanu Programowalny układ wewy: rejestry rozkazów Przerwania Obsługa przerwań Uogólnienie metody przerwań Bezpośredni dostęp do pamięci Zestawienie sygnałów 8-bitowej magistrali PC104/ISA Magistrala PC104 we wbudowywanym komputerze jednopłytkowym Rodzaje pamięci Pamięci ulotne i nieulotne Statyczne i dynamiczne pamięci RAM Statyczna pamięć RAM (SRAM) Pamięć DRAM Pamięć nieulotna Pamięci półprzewodnikowe: podsumowanie Inne magistrale i łącza do transmisji danych: ogólny zarys Magistrale i łącza równoległe Magistrala równoległa między podzespołami elektronicznymi - przykład Szybkie łącza równolegle między elementami elektronicznymi - dwa przykłady Inne równoległe magistrale komputerowe Równoległe magistrale i łącza peryferyjne Magistrale i łącza szeregowe SPI Dwuprzewodowa magistrala I2C („TWI") Szeregowa magistrala jednoprzewodowa („1-wire") JTAG Precz z linią sygnału zegarowego: można go odtworzyć z ciągu danych SATA, eSATA i SAS PCI Express Asynchroniczne magistrale szeregowe (RS-232, RS-485) Kodowanie Manchester Kodowanie bifazowe RLL w ciągach binarnych: przetykanie bitami Kodowanie RLL: 8b/10b i inne USB FireWire Magistrala CAN (Controller Area Network) Ethernet640 14.8. Formaty liczb Liczby całkowite Liczby zmiennoprzecinkowe Mikrokontrolery Projekt 1: monitor promieniowania UV (V) Realizacja z użyciem mikrokontrolera Program mikrokontrolera („firmware") Przegląd popularnych rodzin mikrokontrolerów Wewnętrzne układy peryferyjne Projekt 2: układ sterowania zasilaniem urządzeń sieciowych Realizacja za pomocą mikrokontrolera Program mikrokontrolera Projekt 3: syntezator częstotliwości Program mikrokontrolera Projekt 4: układ sterujący temperaturą Sprzęt Pętla sterowania Program mikrokontrolera Projekt 5: układ stabilizacji platformy pojazdu dwukołowego Scalone układy peryferyjne dla mikrokontrolerów Układy peryferyjne łączone bezpośrednio z mikrokontrolerem Układy peryferyjne z łączem SPI Układy peryferyjne z łączem I2C Kilka ważnych ograniczeń sprzętowych Środowisko uruchomieniowe Oprogramowanie Ograniczenia związane z programowaniem w czasie rzeczywistym Sprzęt Projekt Arduino Na zakończenie O kosztach sprzętu i oprogramowania Kiedy używać mikrokontrolerów Jak wybrać mikrokontroler Powtórka z matematyki Trygonometria, funkcje wykładnicze i logarytmiczne Liczby zespolone Obliczanie pochodnych (rachunek różniczkowy) Pochodne niektórych popularnych funkcji Kilka reguł na obliczanie pochodnych funkcji złożonych Obliczanie pochodnych: kilka przykładów Jak rysować schematy Oporniki Dostępne wartości rezystancji Znakowanie oporników Typy oporników Twierdzenie Thevenina Dowód Dwa przykłady: dzielnik napięcia i quasi-dzielnik napięcia Twierdzenie Nortona Twierdzenie Millmana Filtry LC o charakterystyce Butterwortha Filtr dolnoprzepustowy Filtr górnoprzepustowy Przykłady filtrów Proste obciążenia Elementy o trzech końcówkach Elementy nieliniowe Charakterograf Linie transmisyjne i dopasowywanie impedancji Niektóre właściwości linii transmisyjnych Impedancja charakterystyczna (falowa) Impulsowe sterowanie linią transmisyjną z różnym obciążeniem jej końca Sinusoidalne sterowanie linią transmisyjną z różnym obciążeniem jej końca Straty w liniach transmisyjnych Dopasowywanie impedancji Szerokopasmowe rezystorowe układy dopasowujące Tłumik rezystorowy Szerokopasmowe (bezstratne) transformatorowe układy dopasowujące Wąskopasmowe (bezstratne) reaktancyjne układy dopasowujące Linie opóźniające i układy formowania impulsów z elementów o parametrach skupionych Epilog: wyznaczanie impedancji falowej linii transmisyjnej Metoda pierwsza: linia obciążona opornikiem o rezystancji równej impedancji falowej Metoda druga: linia o nieskończonej długości Postscriptum: linie opóźniające z elementów dyskretnych Telewizja: krótkie wprowadzenie Telewizja: wizja + fonia Fonia Wizja Łączenie i przesyłanie wizji + fonii: modulacja Rejestrowanie analogowych programów telewizyjnych Telewizja cyfrowa: co to takiego? Telewizja cyfrowa: rozsiewcza i kablowa Bezpośrednia telewizja satelitarna Transmisja strumieniowa cyfrowego sygnału wizyjnego za pośrednictwem internetu Cyfrowa telewizja kablowa: usługi premium i dostęp warunkowy Cyfrowa telewizja kablowa: wideo na życzenie Cyfrowa telewizja kablowa: transmisje kluczowane Rejestrowanie cyfrowych programów telewizyjnych Wyświetlacze obrazu telewizyjnego Łącza wizyjne: analogowe (sygnału zespolonego, sygnałów składowych) i cyfrowe (HDMI/DVI, DisplayPort) Elementarz programu SPICE: jak uruchomić bezpłatny ICAP/4 demo Instalacja programu ICAP SPICE Wprowadzanie schematu Symulacje Wprowadzenie schematu Symulacja: analiza częstotliwościowa (małosygnałowa) Symulacja: analiza stanów przejściowych (przebiegi napięcia wejściowego i wyjściowego) J.4. Kilka uwag końcowych Przykład wykorzystania programu SPICE: badanie zniekształceń nieliniowych wzmacniacza Dodawanie elementów do bazy danych Dodawanie elementów do bazy danych Oscyloskop Oscyloskop analogowy Tor odchylania pionowego Tor odchylania poziomego Wyzwalanie Wskazówki dla początkujących Sondy Masa (uziemienie) oscyloskopu Inne cechy oscyloskopu Oscyloskop cyfrowy Różnice między oscyloskopem cyfrowym a oscyloskopem analogowym