השוואת מתח מהיר ברשת על שבב CMOS. תכנית, תיאור

אינציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל
ספרייה חינם / ערכות של מכשירים רדיו-אלקטרוניים וחשמליים

השוואת מתח מהיר ברשת על שבב CMOS. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

ספריה טכנית בחינם

אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל / הגנה על ציוד מפני פעולת חירום של הרשת, אל-פסק

חלק חשוב באספקת אל פסק, מייצב מתח רשת דיסקרטי במהירות גבוהה או מכשיר להגנה מפני חריגה בחירום של מתח הרשת הוא יחידת ניטור מתח רשת או משווה מתח ברשת (VSC). הפשטות לכאורה של הבעיה במבט ראשון מטעה. הקושי הוא שיש מתח חילופין או פועם בכניסה של ה-VSC, ואות המוצא של ה-VSC חייב להיות רציף.

במקרה זה, אי אפשר להשתמש במסנני RC ו-LC שונים להחלקה, מכיוון שהם מציגים עיכוב משמעותי בתגובת ה-VS לשינויים במתח הרשת. כתוצאה מכך, ה-SSC חייב להשוות את מתח הכניסה למתח הייחוס מעת לעת, באופן סינכרוני עם תדר הרשת, ולזכור את התוצאה של ההשוואה הקודמת עד הבאה. מכיוון שמתח הרשת הוא סינוסואידי ובדרך כלל בעל מקדם הרמוני נמוך (<6%), ניתן לשלוט על ערך המשרעת של מתח הרשת ולהשתמש בו כדי לשפוט את ערך ערך המתח האפקטיבי. מה שנקרא גלאי שיא [3] יכול לשמש כגלאי משרעת מתח. החיסרון בשימוש בגלאי שיא הוא שיש לאפס אותו בכל פעם לפני ביצוע מדידה חדשה.

ניתן לבנות מכשיר פשוט יותר מבחינה פונקציונלית על מונווויברטור הניתן להפעלה מחדש עם מעגל לניטור העודף של רמת המתח ברשת. במקרה זה, ניתן להרכיב את המעגל על שבבים דיגיטליים, במיוחד על מעגלי CMOS. בחירה זו אינה מקרית, מכיוון שלפרמטרי המיתוג של מעגלי CMOS יש יציבות טמפרטורה גבוהה במיוחד [1]: תנודות בטמפרטורת הסביבה בטווח שבין -55 ל-+125 מעלות צלזיוס משנות חלקים בודדים של מאפיין ההעברה בלא יותר מ-5% . יש לצפות שבטווח הטמפרטורות שבין +15 ל-+35 מעלות צלזיוס (האופייני למגורים) מאפייני ההעברה ישתנו ללא יותר מ-0,6%, וזה הרבה יותר טוב מה-1...2% הנדרשים . בנוסף, למעגלי CMOS יש צריכת חשמל נמוכה במיוחד, מה שיכול להיות חשוב בעת שימוש ב-SSCs בהתקני מעקב.

(לחץ להגדלה)

במעגל (איור 1), מתח רשת הבדיקה, מתוקן מראש, מסופק לכניסת INPUT. אם נדרש בידוד גלווני, מתח הרשת מסופק דרך שנאי בידוד. באמצעות מחלק המורכב מנגד כוונון R1 ומנגדים R2, R3, ה-KSN מותאם לסף תגובה מסוים. הערכים של נגדי המחלקים מצוינים במקרה שבו +UP=5 V, ומשרעת המתח בכניסת ה-INPUT היא 17 V (~12 V rms). קבל C1 משמש לסינון רעשי דחף קצר המגיעים מהרשת. דיודה VD1 מגבילה את מתח המוצא של המחלק ל-+UP. שלושת הממירים הראשונים DD1 והנגדים R4, R5 מכילים טריגר Schmitt, המופעל כאשר מתח הרשת מגיע לרמת ההדק Us1.

הוויברטור היחיד הניתן להפעלה מחדש (SW) מורכב משרשרת KS R6, C2 והדק שמיט המורכב על שלושת הממירים והנגדים הנותרים R7, R9. הנגד R8 נחוץ כדי להשיג היסטרזיס לפעולת המכשיר כולו. ב-+UP אנו מתכוונים למתח אספקת מעגל CMOS של 3...15 V.

איור 2 מציג את דיאגרמות התזמון עבור מעגל ה-SCV המוצג באיור. 1. בעוד שהמשרעת של מתח הרשת לא הגיעה לסף ההפעלה Uc1 של הדק Schmitt, קיימת רמה לוגית גבוהה (LU) במוצא שלו (פין 6 של DD1). במוצא ה-OUTPUT של ה-KSN (פין 8 של DD1) יש LU נמוך, המצביע על כך שמתח הרשת הוא מתחת לרמה שצוינה.

השוואת מתח מהיר ברשת על שבב CMOS

ברגע שהמשרעת של מתח הרשת עולה על סף ההפעלה Uc1 של הדק Schmitt, יופיעו במוצא שלו פולסים LU נמוכים סינכרוניים עם תדר הרשת (פין 6 של DD1). פולסים אלו נשלחים לכניסת התוכנה דרך דיודה VD1. קבוע הזמן של שרשרת ה-RC R6C2 נבחר כך שהפלט של התוכנה נשאר ברמה גבוהה רציפה בעוד פולסים מפעילים מהמוצא של הדק Schmitt מתקבלים בכניסה שלו. כתוצאה מכך, LU גבוה יהיה קיים בפלט ה-OUTPUT של ה-VOS כל עוד מתח הרשת הוא מעל לרמה שצוינה.

איור 3 מציג מעגל VSC פשוט באמצעות מספר קטן יותר של ממירים. ההבדל בין מעגל זה למעגל SCH המוצג באיור 1 הוא שהוא אינו כולל באופן מסורתי את שרשרת RC R6C2.

(לחץ להגדלה)

ה-SSCs שתוארו לעיל (בואו נקרא להם SSCs מהסוג הראשון) הם היעילים ביותר בשליטה בעליית מתח הרשת מעל רמה נתונה. כאשר מתח הרשת נכשל, מעגל זה יוצר אות להורדת רמת הרשת בהשהיית זמן של 7...10 ms, עקב קבוע זמן הטעינה של מעגל RC התוכנה.

היפטרות חלקית מהעיכוב שצוין בעת ניטור ירידה במתח הרשת מתחת לרמה נתונה מאפשרת את הסוג השני של VSC, הפועל על עיקרון של מדידת משך ההשהיה DT, כאשר מתח הגל החצי-סינוס המיידי בכניסת INPUT הוא פחות מ-Uc (איור 4).

השוואת מתח מהיר ברשת על שבב CMOS

משרעת Ua של מתח הרשת הנמדד קובעת את המרווח DT בהתאם לביטוי

DT=arcsin(Uc/Ua)/πf.

ניתן להזניח את האי-ליניאריות של עקומת המתח הנמדדת במרווח הזמן DT=10° [2]. אם DT=10°, אז Ua=11Uc, והשהיית התגובה של VS כאשר מתח הרשת יורד הוא בערך 0,6 אלפיות השנייה.

התרשים של ה-SCV הפועל על פי העיקרון שצוין מוצג באיור 5, ודיאגרמות התזמון מוצגות באיור 6.

(לחץ להגדלה)

השוואת מתח מהיר ברשת על שבב CMOS

באמצעות מחלק הקלט R1, R2, R3, מושג היחס הנדרש בין Ua ו-Uc. מכיוון ש-Uc במקרה שלנו שווה למתח המיתוג של מעגל ה-CMOS, שווה ל-UP/2, אז כדי להשיג השהייה של <0,6 ms יש צורך לבחור Ua = 5,5UP.

דיודה VD1 מגבילה את מתח המוצא של המחלק ל-+UP. המתח מהמוצא של המחלק מסופק לכניסת המשווה, שהוא טריגר שמיט המורכב על שני הממירים הראשונים DD1. יש צורך במשוואה כדי ליצור פולסים גבוהים של LU כאשר רמת חצי הסינוסאידית חורגת מסף Uc. ה-LU הגבוה במוצא המשווה, דרך דיודה VD2, מסופק לכניסת התוכנה הראשונה, המורכבת על הממירים השלישי והרביעי DD1, על נגדים R7, R9, R10 והקבלים C2.

באמצעות נגד חיתוך R1, מושג אות LU גבוה מתמשך בפלט התוכנה במתח רשת גבוה מזה שצוין. כאשר מתח הרשת יורד, מופיעים פולסי LU נמוכים במוצא התוכנה הראשונה, אשר דרך הדיודה VD3 נשלחים לכניסה של התוכנה השנייה, המורכבות על ממירי DDI החמישי והשישי, נגדים R6, R11, R12 והקבלים C3. מפולסים אלה במוצא ה-OUTPUT של ה-KSN, התוכנה השנייה מייצרת LU נמוך מתמשך, המאותת שמתח הרשת נמוך מרמה מוגדרת או נעדר לחלוטין. הנגד R8 משמש כדי להשיג את ההיסטרזיס הנדרש של מאפיין המיתוג VS. מתרשים התזמון (איור 6) ניתן לראות שכאשר מתח הרשת עולה, נוצר LU גבוה בפלט של הסוג השני של VSC בהשהייה של כ-10 אלפיות השנייה.

כאשר חוזרים על פתרונות עיצוב מעגלים, יש לקחת בחשבון שבשל פיזור מסוים בפרמטרי המיתוג של מעגלי CMOS, ייתכן שיהיה צורך להבהיר את הערך של הנגד R6 של מעגלי RC. כדי להשיג את ההיסטרזיס של מאפייני המיתוג של ה-SCV, יש צורך להבהיר את הערך של הנגד R8, שנמצא במעגל המשוב החיובי.

ספרות:

זלדין B.A. מעגלים משולבים דיגיטליים בציוד מידע ומדידה. - L.: Energoatomizdat, 1986.
Milovzorov V.P., Musolin A.K. מייצבים דיסקרטיים ומזני מתח. - מ.: Energoatomizdat, 1986.
Peyton A.J., Walsh V. אלקטרוניקה אנלוגית על מגברים תפעוליים. - M.: Binom, 1994.

מחבר: V. Ya. Volodin

ראה מאמרים אחרים סעיף הגנה על ציוד מפני פעולת חירום של הרשת, אל-פסק.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

עור מלאכותי לחיקוי מגע 15.04.2024

בעולם טכנולוגי מודרני בו המרחק הופך להיות נפוץ יותר ויותר, חשוב לשמור על קשר ותחושת קרבה. ההתפתחויות האחרונות בעור מלאכותי על ידי מדענים גרמנים מאוניברסיטת Saarland מייצגים עידן חדש באינטראקציות וירטואליות. חוקרים גרמנים מאוניברסיטת Saarland פיתחו סרטים דקים במיוחד שיכולים להעביר את תחושת המגע למרחקים. טכנולוגיה חדשנית זו מספקת הזדמנויות חדשות לתקשורת וירטואלית, במיוחד עבור אלה שמוצאים את עצמם רחוקים מיקיריהם. הסרטים הדקים במיוחד שפיתחו החוקרים, בעובי של 50 מיקרומטר בלבד, ניתנים לשילוב בטקסטיל וללבוש כמו עור שני. סרטים אלה פועלים כחיישנים המזהים אותות מישוש מאמא או אבא, וכמפעילים המשדרים את התנועות הללו לתינוק. הורים הנוגעים בבד מפעילים חיישנים המגיבים ללחץ ומעוותים את הסרט הדק במיוחד. זֶה ... >>

פסולת חתולים של Petgugu Global 15.04.2024

טיפול בחיות מחמד יכול להיות לעתים קרובות אתגר, במיוחד כשמדובר בשמירה על ניקיון הבית שלך. הוצג פתרון מעניין חדש של הסטארטאפ Petgugu Global, שיקל על בעלי החתולים ויעזור להם לשמור על ביתם נקי ומסודר בצורה מושלמת. הסטארט-אפ Petgugu Global חשפה אסלת חתולים ייחודית שיכולה לשטוף צואה אוטומטית, ולשמור על הבית שלכם נקי ורענן. מכשיר חדשני זה מצויד בחיישנים חכמים שונים המנטרים את פעילות האסלה של חיית המחמד שלכם ופועלים לניקוי אוטומטי לאחר השימוש. המכשיר מתחבר למערכת הביוב ומבטיח פינוי פסולת יעיל ללא צורך בהתערבות של הבעלים. בנוסף, לאסלה קיבולת אחסון גדולה הניתנת לשטיפה, מה שהופך אותה לאידיאלית עבור משקי בית מרובי חתולים. קערת המלטה לחתולים של Petgugu מיועדת לשימוש עם המלטה מסיסת במים ומציעה מגוון זרמים נוספים ... >>

האטרקטיביות של גברים אכפתיים 14.04.2024

הסטריאוטיפ שנשים מעדיפות "בנים רעים" כבר מזמן נפוץ. עם זאת, מחקר עדכני שנערך על ידי מדענים בריטים מאוניברסיטת מונאש מציע נקודת מבט חדשה בנושא זה. הם בדקו כיצד נשים הגיבו לאחריות הרגשית של גברים ולנכונותם לעזור לאחרים. ממצאי המחקר עשויים לשנות את ההבנה שלנו לגבי מה הופך גברים לאטרקטיביים לנשים. מחקר שנערך על ידי מדענים מאוניברסיטת מונאש מוביל לממצאים חדשים לגבי האטרקטיביות של גברים לנשים. בניסוי הראו לנשים תצלומים של גברים עם סיפורים קצרים על התנהגותם במצבים שונים, כולל תגובתם למפגש עם חסר בית. חלק מהגברים התעלמו מההומלס, בעוד שאחרים עזרו לו, כמו לקנות לו אוכל. מחקר מצא שגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב היו מושכים יותר לנשים בהשוואה לגברים שהפגינו אמפתיה וטוב לב. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

חוטים דו-מתכתיים מפחיתים את חוזק הזרם 21.11.2012

צוות של פיזיקאים מאוניברסיטת מקגיל, בשיתוף חוקרים מג'נרל מוטורס, הוכיח השפעה בלתי צפויה: ניתן להפחית משמעותית את עוצמת הזרם החשמלי במעגלים מיקרוניים אם החוטים מורכבים משתי מתכות שונות. גילוי זה מאפשר לפתור את הבעיה העיקרית של הננו-אלקטרוניקה.

גודלם של מעגלים אלקטרוניים הולך ומצטמצם מדי שנה. כולם יכולים לראות את ההתקדמות המתמדת הזו: היום אפשר לשאת בכיס מחשב עם יכולות מחשוב שלפני 20 שנה דרשו לצייד כמה חדרים בציוד. עם זאת, נוצרה בעיה רצינית בדרך להמשך פיתוח האלקטרוניקה: ככל שמרכיבי המיקרו-מעגלים קרובים יותר לגודל האטומים, כך הם מושפעים יותר מהשפעות קוונטיות שמשנות את אופי זרימת החשמל. כאן אתה יכול להשתמש באנלוגיה של צינור הגינה: בצינור בקוטר גדול לחץ המים קבוע, אבל אם תפחית אותו לקוטר של כמה אטומים, המים יתחילו "למעוד" ויפסיקו להאט ביחס ל- שטח חתך של הצינור.

כדי ליצור שבבי מחשב של העתיד, על המהנדסים למצוא דרך להבטיח שהאלקטרונים מתנהגים בצורה צפויה במוליכי מתכת שקוטרם אטומים ספורים בלבד.

כדי לפתור בעיה זו, מדענים אמריקאים בדיוק הגבוה ביותר הרכיבו מוליך המורכב משתי מתכות - טונגסטן וזהב. כתוצאה מכך, ההבדלים במבנה האלקטרוני של שתי המתכות הובילו לירידה של פי ארבעה בחוזק הזרם. החוקרים מצאו כי הפגמים הנוצרים מהחיבור המכני של שני חומרים יכולים להפחית את קוטר המוליכים ולהפחית את הזרם, מה שמוביל בסופו של דבר למזעור רכיבים אלקטרוניים ולהפחית את הסיכון להתחממות יתר.

עוד חדשות מעניינות:

▪ השפעת עצי חג המולד חיים על הרכב האוויר הפנימי

▪ הזוהר של צדק מחמם את האטמוספירה של כוכב הלכת

▪ דמוי עור מבית לוריאל

▪ מעבדי Intel Alder Lake vPro

▪ טעינת גאדג'טים עם רטט מהליכה

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר עבור חובב הרדיו. בחירת מאמרים

▪ מאמר נשים צעקו: הורה! והם זרקו כובעים לאוויר. ביטוי עממי

▪ כתבה איזה שחקן בשמש הלבנה של המדבר שיחק עם דם אמיתי במקום איפור ולמה? תשובה מפורטת

▪ מאמר אמצעי בטיחות אש בסיסיים

▪ כתבה מקליט מתח USB עם אוסילוסקופ, מנתח ספקטרום ומד תגובת תדרים. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר Philips 410 רדיו בקרת טון פסיבית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר