Listopad 2013

Matematika v robotice 16. CVSDM

28. listopadu 2013 v 5:37 | Petr |  Roboti a Matematika

Jestli vás zaujala zkratka CVSDM tak to znamená Continuously variable slope delta modulation. A jestli si myslíte, že jsem se zbláznil a opustil vidlácký způsob konstrukce a programování robotů - tak se velice pletete.
Nebudu začínat ultrazvukem, ale představte si, že byste chtěli to nejjednodušší, co si u robotů představuje každé 2 leté děcko - aby robot vydával nějaké "bojové pokřiky"
Takže trošku počítejme - představte si že budete chtít do robota naprogramovat 1 sekundu toho nejubožejšího zvuku. Takže berme, že vzorkovací frekvence bude 8KHz (pro rozsah alespoň do 4 KHz řečového pásma) a hloubka vzorkování bude 8 bitů. To máme 8 kilobyte / sec - při kvalitě zvuku, který se "vyrovná" nejubožejším hračkám od Vietnamce.

Takže vás okamžtě napadne, že je potřebná nějaká datová komprese. Začnete studovat běžné učebnicové algoritmy a zjistíte, že žádný není pro zvuk příliš vhodný. Co je vhodné je varianta FFT = DCT = JPEG = MP3 komprese, ale to je na naše matematické schopnosti i na ubohý výkon našeho procesoru zase příliš.

Takže první věc, která vás napadne - nebudu ukládat celý vzorek, ale jenom rozdíl oproti minulému vzorku - BINGO - vzhledem k tomu, že zvuky jsou většinou hladké sinusovky, bude nejčastější rodíl téměř 0, takže nemusíte ukládat celých 8 bitů rozdílu, protože (třeba) horní 4 bity jsou skoro vždycky 0, ale ukládáte jenom spodní 4 bity. Máte zvuk jenom o něco málo ubožejší než předtím, a přitom polovinu dat. Tak tomuhle se říká DELTA MODULATION.

Delta modulace má dvě drobné chybky
1. Komprese v poměru 1:2 není nic moc
2. U prudkých výkyvů zvuku se často vyskytuje "podtečení delta" - tedy rozdíl vzorků je více než vaše maximální hodnota delta.

Proto můžeme použít "expanzi delta" ve smyslu následující tabulky
Vyslaný kódHodnota delta
-3-64
-2-8
-1-1
00
11
28
364

Takže do databáze si uložíme 3bitové signed hodnoty a delta vybíráme z tabulky.

Postup jak se "surová data" třeba z WAW souboru kódují do podoby delta hodnot se nazývá Error Diffusion. Tedy při výpočtu odeslání "expandovaného delta" vznikne určitá chyba, která se přičte k hodnotě minulého vzorku aby se vzala do úvahy při výpočtu dalšího vzorku a nekumulovala se.

Příklad v Pseudokódu.
TRUE_ DELTA = CURRENT_X - LAST_X
SEND_DELTA = compress_delta (TRUE_DELTA)
ERROR_DELTA = TRUE_DELTA - expand_delta ( SEND_DELTA )
LAST_X = LAST_X + ERROR_DELTA

Jak jste jistě pochopili tak procedura COMPRESS_DELTA vezme skutečnou hodnotu delta a snaží se najít, která hodnota z pravého sloupce tabulky (tedy -64, -8, -1, 0, 1, 8, 64) je hodnotě delta nejbližší a podle toho vrací hodnotu -3 až +3.
Stejně tak je myslím jasné, že procedura EXPAND_DELTA bere hodnoty -3 až +3 a vrací -64, -8, -1, 0, 1, 8, 64.
Jasné ?

Stále máme ubohý zvuk, kompresi 3:8 a algoritmus jako hrom. Aby to bylo ještě horší když začnete studovat jaké hodnoty delta jsou vhodné zjistíte, že kolem toho je literatury jako hrom, protože to je oblíbené téma akadademiků. Nicméně od 70. let existuje metoda, která zajistí kompresi akustického signálu v poměru 1:8 tedy jeden vzorek kóduje se jedním bitem, nic se nemusí nastavovat a algoritmus si delta nastaví sám. Jistě tušíte, že to je to záhadné CVSDM.
Takže ukázka v pseudokódu:

ACCUMULATOR = 0
DELTA = 1

FOR I=0 TO SAMPLE_COUNT
IF SAMPLE > ACCUMULATOR THEN
BEGIN
send (1)
ACCUMULATOR = ACCUMULATOR + DELTA
END
ELSE
BEGIN
send (0)
ACCUMULATOR = ACCUMULATOR - DELTA
END
IF (last_3_send_bits = 0b111) or (last_3_send_bits = 0b000) THEN DELTA = DELTA * 2
ELSE DELTA = ( DELTA +1 ) div 2
ACCUMULATOR = ( 120 * ACCUMULATOR + 64 ) >> 7
NEXT I

Jasné ?
Předpokládám že ne zcela takže se to pokusím ještě popsat slovy. Hodnota ACCUMULATOR - de facto nese součet všech hodnot DELTA, které už byly odeslány. Nový vzorek se porovoná s hodnotou ACCUMULATORU a podle toho se pošle 1 - když je vzorek větší , nebo 0 když je menší a hodnota DELTA se podle toho k akumulátoru přičte / odečte.
Pak následuje záhadná část s úpravami hodnot delta. Pokud poslední 3 vzorky byly všechy menší nebo všechny větší než AKUMULATOR (to znamená že se odeslaly 3 x 1 nebo 3 x 0 za sebou)- znamená to, že hodnota DELTA je příliš malá - proto se zdvojnásobí, pokud nenastala ani jedna z těchno variant hodnota delta se zmenší na polovinu, ale ne na nulu, proto tam je to (DELTA +1) / 2.
Předposlední řádek je naprosto záhadná manipulace s hodnotou AKUMULÁTORU - jedná se o to, že pokud tento algoritmus použijeme pro přenos dat z jednoho místa do jiného a dojde k chybě přenosu - hodnota akumulátoru by se už nikdy nesrovnala - tento algoritmus se nazývá LEAKY ACCUMULATOR (prosakující akumulátor). Tedy hodnota akumulátoru se vlastně exponenciálně půměruje k nule aby se chyba přenosu postupně "vstřebala".

Dekódování je zrcadlovým obrazem kódování včetně leaky accumulatoru. Tedy udržujete hodnotu DELTA a přičítáte / odečítáte ji od hodnoty ACCUMULATORu a hodnota ACCUMULATORU je vlastně výstup celého kódování.

Jak vypadá originální a dekódovaný signál vidíte na obrázku - ty ostré "spajky" v dekódovaném signálu jsou situace kdy hodnota DELTA vzrostla až příliš - pokud vám vadí stačí prohnat výstup tím nejjednodušším exponenciláním průměrem. Zásadní výhoda CVSDM je v tom, že klidně můžete algoritmus beze změny použít i pro 16 bitové hodnoty - pozor na přetečení pracovních proměnných zejména při výpočtu LEAKY ACCUMULATORU. Hodnota DELTA se automaticky přizpůsobí. Navíc komprese 1:8 je dostatečná na to abyste si mohli dovolit samplovací frekvenci 16kHz a to je v signálu slyšet jako výrazné zlepšení zvuku.

Takže nakonec jsme došli k paradoxu ztrátových kompresí - ztrátově komprimovaný signál je někdy lepší než nekomprimovaný - alias na velikém vysoce komprimovaném JPEGu vidíme více než na maličkém GIFu.

Zbývá už jenom tradiční rada pro brunety - nepadnou vám ohnivě červené kozačky, které jsou v obchodě poslední - nic si z toho nedělejte - ve vedlejším regálu jsou černé důchodky a je jich tam spousta....

Navigace sekerou.

26. listopadu 2013 v 5:19 | Petr |  Příroda
Nepočítáme-li ty, kteří chtějí hlavně prachy za jakoukoliv cenu - dělí se studenti medicíny od začátku studií na dvě velké skupiny - na ty, kteří chtějí "skutečně léčit¨ a z těch pak jsou chirurgové - a na ty, kteží chtějí "léčit skutečné příčiny chorob" a z těch se stávají (bohužel) internisti.
Proč bohužel - Interna alias "vnitřní lékařství" ve své klasické Thomayerovské podobě totiž ve skutečnosti nikoho neléčí - všeobecná interna je pomalá umírárna pro geronty-dementy, jejichž zdravotní problémy mají dvě nejhlubší příčiny - věk (který léčit neumíme) a špatnou sociální péči (kterou zajistit nechceme)

Takže teď, když budou vládnout žlutí, bledě modří a oranžoví gauneři nelze nevzpomenout Zdeňka Škromacha a jeho legendární výrok, který označuju za "Škromachovskou lež". Tento oranžový (politik) se totiž stal v říjnu 2005 na okamžik zároveň ministrem "práce a sociálních věcí" a zároveň ministrem "zdravotnictví". Bylo to v době, kdy se intenzivně uvažovalo, že se tato ministerstva (jako všude v civilizovaném světě) sloučí, když jejich hlavní "klienti" jsou důchodci, kterých je 1/3 a brzy jich bude 1/2 populace.

Samozřejmě si dovedete představit tu melu kdyby se "na Praze 1" zrušilo několik stovek velmi teplých míst s kafíčkem a internetem - sekec - mazec. Do toho vygradoval spor Všeobecné zdravotní pojišťovny s Domovy důchodců - protože VZP, jak je jejím oblíbeným zvykem, nechtěla proplácet léky a injekce seniorům v domovech.

Do té doby když po podobných problémech novináři pásli, tak "sociální" úředníci vždy říkali - injekce jsou v kompetenci "zdravotnictví" a zdravotničtí úředníci prohlásili - "domovy důchodců spravuje sociální ministerstvo" - a bylo vymalováno....
Škromach, měl tu smůlu, že byl ministrem obojího, tak se ho ptali, jak je to s injekcemi v domovech a on prohlásil "V domovech důchodců žjí jen ZDRAVÍ (??) senioři, pokud mají nějaké zdravotní problémy mají být OKAMŽITĚ (!!) převezeni do nemocnice !"
Ani nemusíte být zdravotník - stačí zajít v sobotu dopoledne do Kauflandu, abyste pochopili, že je to lež jako věž. Nicméně v rámci všeobecného lhaní a doublethinku - tato lež je dodnes v republice normou.

Dále už je to běžná klasika - vrabci na střeše si prozpěvují, že lůžková nemocniční péče je neefektivním požíračem peněz zejména lůžková péče o seniory, u kterých je většinou hlavním terapeutickým úspěchem, když odejdou bez zhoršení chorob, se kterými přišli a nechytnou k tomu něco strašlivého přímo ve špitále. Jenomže když nelze problém pojmenovat, nelze jej ani řešit. Takže náš "laskavý stát" je v pozici kapitána lodi, který místo navigace kompasem a řízení kormidlem - řídí naši zdravotnickou "loď" tím, že vysekává díry sekerou - střídavě do levoboku i pravoboku.

Taže víme, že léčba na interních lůžcích nikam nevede - přemýšlet jak je nahradit - je moc složité - tak je prostě zrušíme bez náhrady ! Kde se budou senioři léčit - nevíme ? Kdo bude poskytovat bazální ošetřovatelství a minimální nutnou péči ? Domov důchodců, ani jiné sociální instituce to rozhodně nebudou - ty jsou v kompetenci "jiného ministerstva" !
Takže nezaopatření chronicky nemocní senioři pendlují mezi domovem důchodů, LDN a špitálem, dokud nechytnou "něco strašlivého", co se pak, za hříšné prachy, pokusíme (neúspěšně) vyléčit, a když se to (konečně) nepovede... REQUIESCAT IN PACE...

Je otázka, jestli by nestálo za to uznat, že i když nyní jste bývalý člen ODS s "Rolls-Roycem 1A1 1111", stejně jednou budete starý a nemocný a budete potřebovat sociální i zdravotní péči obojí NAJEDNOU.
Třeba by to vedlo k něčemu jako jsou rakouská "geriatrická centra" - velký domov důchodů, v jeho areálu je menší LDN (léčebna dlouhodobě nemocných) v jejím areálu je ještě menší oddělení geriatrie, která má malinkatou geriatrickou JIP. Pacienti pak prostě dlí tam, kde jim to zdraví dovolí a podle aktuálních změn se aktuálně přesouvají.

O pacienta se pořád stará personál z jenoho kolektivu, proto tedy není třeba jako v našich domovech důchodů nechat pacienta několik dní bez jídla a tekutin - protože množství personálu v domovech důchodců je spočtěno na "zdravé seniory", kteří se obslouží sami. Pak mu násilím nacpat oběd do průdušnice a pak jej rychle poslat umřít na takto vznilý zápal plic "ad internam" (na internu).

Jasně - určitě si myslíte, že "děděk blábolí" a republika má přitom daleko závažnější problémy, jako dálnici D1, nebo Ivetu Bartošovou. Proto, jako vždy, končím svým oblíbeným heslem "co společnost žádá, to společnost dostane" já jenom informuju aniž bych sebeméně hodnotil.

Poznámka při druhém čtení - česku je dlouhodobě 470 000 nezaměstnaných, přitom u nás pracuje 150 000 cizinců (Ukrajinci ve stavebnictví a další). Ve zdravotní a sociální sféře chybí 10 000 ošetřovatelů - ostatní obory jsme ani neprobrali.... Kdykoliv slyším, že zdravotnictví a sociální sféra zápasí s tím, že "nejsou lidi" - což nejsou - protože je není z čeho zaplatit, protože prachy pohltily sociální dávky pro nezaměstnané - ozývá se mi v uších povzdech starého pana Žigy, který při vyšetření na ambulanci - na otázku - co jej trápí - odpověděl - "Óóój dochtoré - nebude dobře na světě, dokud Cigán bude muset robit !" Jenom v tomto připadě bych slovo cigán vyměníl za slovo čech....

Hlavně to nedělejte jako já !

24. listopadu 2013 v 6:07 | Petr |  Roboti
Vezměme si za příklad následující firmy Torola, Flajzar, Jablotron, nebo "ze zámoří" Makerbot, nebo když budu hodně odvážný SpaceX.
Co mají tyto firmy společného ? Všechny vznikly jako "garážový projekt jednoho muže", nebo pro hnidopichy garážový projekt lidí, kterých bylo méně než prstů na ruce. Všechny přežily období dětských nemocí a dnes se vnějškovým pohledem jeví jako etablované korporace, s personalistikou, daňovým přiznámím a firemním bufetem.

Když sledujete vývoj těchto firem (jakože já jej sleduju od samého počátku) zjistíte velmi zajímavou věc. Jejich začátky jsou většinou velmi skromné, v případě těch našich firem - všechny prorazily na trh s elektronikou s konstrukcemi na úrovni hodně složité stavěbnice pro děti z elektronického kroužku. Když pak sledujete další vývoj - zjistíte že to je 100% dokonalá "evoluce" po malých krocích s výrobou mnoha prototypů testování drobných změn v praxi, stavěním na pevných základech přechozích konstrukcí.
Dokonce i ten SpaceX - vyrobil svůj první raketový motor Draco - takovým způsobem, že kromě použití toxického hypegolického paliva založeného na veřejnosti nedostupných chemikáliích se jen nepatrně liší od raketových motorů, které v Americe amatérsky konstrují nadšenci pro "velké raketové modely".

Takže dostáváme se k meritu věci. Dělejte to jako oni. Nechť váš první funkční robot má 10 nefunkčních prototypů. Každý nefunkční prototyp nechť je o něco blíže "ideálu" než předchozí. Nečhť i nefunkční prototyp je alespoň v něčem funkční. Pokud budete dělat "radikálně novou" konstrukci - nechť je "radikálně nová" jenom v jednom až dvou "klíčových obvodech" nikoliv ve všem od motorků, přes procesor po čidla a vestavěnou nabíječku....

Tak a teď smysl nadpisu - proč to nemáte dělat jako já. Mojí chorobou je totiž bádat nad věcmi příliš. Takže u mně je běžné, že mám své konstrukce propočtené až na "molekulární úroveň". U jednoho obvodu jsem měl dokonce spočtěno, že užitěčný signál bude tvožen průměrně 625 elektrony, zatímco šum za stejnou dobu bude tvořen jenom 240 elektrony (abyste nemuseli bádat to je nepředstavitělně malý signál, ale dá se s ním pracovat).

Proč tento postup nedoporučuju - strávíte spoustu času modelováním reality a výpočty, ale jelikož "ďábel se skrývá v detailech" nikdy nepostihnete všechno a vždy budete nakonec nepříjemně překvapení.
A proč to takhle sám dělám ? Proč si feťák píchá pervitin, když mu to škodí ?
Mimochodem i ten feťák vás bude zapřísahat "hlavně to nedělejte jako já".

Takže smutnou kapitolu o překonstruovaných obvodech jsme probrali, zbývá už jenom tradiční rada pro brunety - máte pocit, že kdejaká "blonďatá coura" si více užije ? Tak proč taky na chvilku nezkusíte chovat se jako coura ? Nezapomeňte - jenom na chvilku a jenom v náznaku - jinak hrozí závažné následky - zkaženou pověstí počínaje - nechtěnými dětmi, pohlavními chorobami, dluhy, chlastem a drogami konče ....

Svůdnost diferenciálního zapojení.

21. listopadu 2013 v 5:32 | Petr |  Elektro
Na opravdové blogy o opravdových robotech teď nějak nemám čas - protože bádám v oblasti analogové elektroniky a to tak že hodně. Proto se nedá nic dělat budete muste vydržet další článek kdy '"strejda píše o tranzistóóórech".

Již v dávných dobách v článcích o robotické blbuvzdornosti jsem prohlašoval, že digitální data můžete robotem posílat jenom po diferenciální sběrnici. Pak jsme probírali mixéry, které ve své dvojitě vyvážené podobě jsou taky diferenciální obvody, takže myslím, že tento pojem je mým čtenářům jasný, nicméně malá teorie na začátek.
Normální a běžné obvody fungují na tom principu, že napětí, které nese informaci je vztaženo tzv. vzhledem k zemi. Napětí země je považováno všude v obvodu za konstatntích 0V (kéž by to tak skutečně bylo). Naproti tomu diferenciální obvody posílají jeden signál dvěma dráty. Informaci nese rozdíl napětí v drátu 1. a v drátu 2. Výhoda je v tom, že oba dráty vedou těsně vedle sebe a případné rušení proníká do obou drátů ve stejné fázi. Protože informaci nese rozdíl napětí v drátech - rušení které je v obou drátech se prostě odečte.
To ale není zdaleka všechno - předsavte si že zesilujete signál zesilovačem ubohé konstrukce, "K zemi tahá signál" tranzistor ale "nahoru" jej tahá jenom odpor R1. Pro slabé signály to nedělá problém, ale pokud se rozkmit signálu na výstupu začne blížit napájecímu napětí - zesilovač půjde tzv. "do limitace" která díky asymetrii tranzistor versus odpor - je taky asymetrická.
Viz obrázek - je jasně vidět jak tranzistor se dovede rychle otevřit a stáhne výstup k zemi a jak odpor nedovede zdaleka tak rychle výstup dostat zase k 5V.
Pokud máte obvod diferenciální - musíte do zpracování signálu "investovat 2x tolik křemíku"- to jest místo jednoho mizerného zesilovače potřebujete 2. A oba zesilovače zpracovávají signál zcela stejný, jenom otočený o 180 stupňů.
To se nezdá jako velká výhra - všechno je 2x složitejší a jestli vidíte signál - tak místo 1 zmršené sinusovky máme 2 zmršené sinusovky - časově posunuté. Ve skutečnosti tohle je ale zásadní - Jak zásadní to je zjistíme pokud oba diferenciální signály od sebe odečteme
Žádná moc veliká krása to není ale rozhodně to má blíže k sinusovce než původní zkreslené signály. Tvar křivky trochu připomíná Crossover distortion - neboli tzv "překřížení" u klasických tranzistorových zesilovačů.

To však není zdaleka jediná výhoda - jestli čtete můj blog déle tak jsem si třeba kdysi stěžoval, že konvenční konstrukce logaritmických zesilovačů mají zpoždění, které se výrazně mění s amplitudou signálu. Pokud bych použil dva kanály logaritmického zesilovače, které oba zpracovávají stejný (jen časvově posunutý) signál - tudíž i jejich zpoždění bude pro oba kanály stejné a přitom informaci o fázi nese časový rozdíl signálů - který je vzhledem ke stejné amplitudě stejný pro oba kanály logaritmického zesilovače.

Ano jistě jste pochopili, že pokud se člověk trápí s elektrickým obvodem jehož jméno se nevyslovuje - kde ampérové a nanoampérové proudy spolu tečou po jedné desce - brzy vás napadne svůdná myšlenka - zapojím zesilovač jako diferenciální. Tím se dosanete na šikmou plochu a je s vámi konec - protože když máte dva signály v protifázi - je velice svůdně udělat další stupeň taky jako diferenciální a další - a další - až budete mít diferenciální celé čidlo. Vrchol všeho je to, čím diferenciální šílenství začalo a to je diferenciální spínání LEDek. Přesně tento obrat nabrala konstrukce čidla - jehož jméno se nevyslovuje, a znamená to zase všechny plány a naroutované desky do koše - ale v principu je to dobře.

Diferenciální zapojení ale znamená dvakrát tolik součástek - jak se to srovnává s vidláckou etikou která tvrdí že "nejlépe funguje součástka, která tam není" ??? Díky výše uvedeným vlastnostem diferenciálních obvodů se nemusíte zdaleka tolik smolit s jejich linearitou, zpětnými vazbami, rychlými zesilovači a tak - takže diferenciální zapojení spotřebuje tak o polovinu součástek více oproti "single ended" za cenu výrazného zlepšení vlastností obvodu - takže zase taková hrůza to není.

Mimochodem moderní výrobci VF čipsetů pro WIFI, GSM, GPS, a vůbec jakoukoliv "analogařinu" mají (díky nepatrné velikosti tranzistorů) na čipu místa "tři prdele" takže ti diferenciální obvody přímo milují a dělají diferenciálně úplně všechno, protože pro ně to jsou "ušetřené probémy zadarmo".

Nebudu se opakovat , že krom analogového zpracování jsou všechny moderní sběrnice USB, SCSI, FireWire, PCIexress, DVI, HDMI, CANbus, Robbus, atd - taky diferenciální - ne náhodou.

Jsme u konce zbývá už jenom tradiční rada pro blondýny - když už čtete "porno pro blondýny", které je v poslední době tak populární - neurážejte prosím svého miláčka tím, že budete v noci v posteli přehrávat scény, co jste večer četla v knize.

Pohlavní zdravověda pro Geeky 7. Nebe Peklo Ráj

19. listopadu 2013 v 5:32 | Petr |  Svět okolo
Před drahnou dobou jsme došli až ke sňatku. Přestože si myslím, že mám proti čtenářům tohoto tutoriálu ještě pořád poněkud náskok je na čase pokračovat.
Tedy, ti z vás, kteří se již podle návodu úspěšně oženili právě kroutí hlavou - k čemu nám jsou další rady - přece máme ženu lapenou - máme "na ni" patřičné papíry - o systému fungování po svatbě jsme se domluvili tak jaká další rada ?
Hluboký omyl přátelé - jestli máte představu, že život po svatbě bude se podobat životu před svatbou, protože jste se domluvili, že "svatbou se přece nic nemění". Dovolil bych si jenom citovat staré přísloví: Muž doufá, že se po svatbě nezmění nic - žena doufá, že se po svatbě změní všechno. Kdo si myslíte, že má pravdu a kdo má motivaci a energii prudit a prudit dokud si neprosadí své ?
OK takže najednou zjistíte, že váš poslední robot leží zaprášený na polici, pravídelně vás navštěvuje tchýně a s vaší manželkou dělají "módní přehlídku kojeneckých outfitů", které se záhadně začaly u vás objevovat, neb byly v takové slevě, že "nešly nekoupit". Na vrcholu "módní přehlídky" si všimnete, že tchán kouká z okna a poklimbává - a najednou pochopíte svou úlohu ve společnosti - ne posunout robotiku o 30 let vpřed, ale nosit výplatu - co největší co nejčastěji - sexovat - a mlčet.
Aybste nepropadli úplné depresi - statistika říká že ženatí muži žijí minimálně o 5 let déle než staří mládenci - jestli jako dementní stařec nadeženete "zpoždění v robotech" které nyní získáváte každým dnem - nevím, ale občas se stanou věci nevídané. Viz foto nahoře - nejsem si jistý jestli kolegové robotici nebudou mít z toho šok.
Abych zabráníl šíření divokých spekulací - tak moje žena to není. Tak jako Kate Middleton má sestru Pipu a klidně si je můžete splést - moje žena má - sobě stejně podobnou - sestru Ivu. Takže vlezete do robotické pracovny a tam švagrová pájí jak Číňani ve Foxconnu.

Jinými slovy - jestli jse před svatbou, nebo těsně po ní - zahoďte veškeré představy a plány - nyní náte jiné odborníky, kteří za vás budou plánovat.
Zbývá otázka - má smysl vrhat se do manželství ? Zkusit manželství ? Určitě ano, protože z nedostatku zážitků z této etapy života - vznikají později existenciální krize "z lítosti z promarněných šancí". Kdybych se zeptal - má smysl zůstat panic ? Asi by odpověď byla jednoznačnější - tak to berte tak, že manželství je "pokračování sexu jinými prostředky" - zejnéna pokud jste jako já - "divní" - co se jen tak s někým neshodnou.

Vanish - špíny a debilů se (ne)zbavíš !

17. listopadu 2013 v 5:14 | Petr |  Elektro
Nejprve si udělejme pořádek v pojmech. Výbušniny se dělí na třaskaviny a trhaviny. Třaskavina je výbušnina, která minimálním tepelným podnětem (často třeba jen na podkladě nechanického rázu) se rozhoří a hoření spontánně přejde v explozi a detonaci. Trhavina, naopak se spontánně nedá zapálit vůbec, nebo pokud se dá, hoří pomalu a k detonaci se dá přivést pouze mohutným energetickým impulsem detonující třaskaviny.
Jinými slovy do Semtexu můžete mlátit kladivem, zapalovat ho sirkou - a nic - protože bez třaskavinou naplněné rozbušky jej neodpálíte. Je vám to jasné ?

Patrně tak úplně jasné tohle nebylo sociologům, religionistům a absolventům "école de administration publique", kteři šéfují Evropské unii. Takže v rámci péče o naší "bezpečnost" zakázali spoustu chemikálií, kterými NIKDY nebyl spáchán žádný teroristický čin, ale pokud se podíváte do starých příruček mladého chemika - dají se použít k výrobě Třaskavin. Sám jsem to už dávno komentoval v článku nazvaném S prázným břichem směle proti terorismu.

Zásadní chemikálií o kterou mi jde je technický 30 % peroxid vodíku, který se od 1.1. 2014 bude prodávat jen na povolení vydávané měststkými úřady - což v praxi znamená že nebude k dostání vůbec. Z toho se dají vyrobít dvě amatéry oblíbené třaskaviny z peroxidu HCl a acetonu se dá vyrobit triperoxyaceton a z peroxidu kyseliny citrónové a suchého lihu se dá vyrobit hexamethylen-triperoxid-diamin.

Právě jsem zveřejnil něco jako návod na výrobu třaskavin - tak co dědek lže že s peroxidem se nikdy žádný teroristický čin nestal. Nestal, protože obě látky ve většim množství a v suchém stavu jsou natolik citlivé, že třeba jenom odšroubovat lahvičku s práškem znamená explozi a smrt teroristy - hlupáka.

Co je mezi teroristy hlupák - to je v Bruselu "významý funkcionář", takže peroxid vodíku po novém roce nebude, takže jednak se snažím udělat si zásoby a to masivní a navíc jakožto chemik se snažím přijít na to jak "vydrbat se systémem".
Existuje něco jako Beketovova řada kovů - což jsou kovy uspořádané podle toho jak snadno odštěpují elektron. Takže pokud by plošné spoje byly ze zinku - zinek odštěpuje elektron snadněji než vodík - tudíž reaguje s kyselinami spontánně. Naopak měď je těsně pod vodíkem - tedy pokud hodíme měděnou desku do kyseliny, krom zoxidování povrchové vrstvičky - nestane se nic. Proto musíme přidat peroxid vodíku, který odštěpuje kyslík, který od mědi převezne elektron a tím ji donutí rozpustit se v kyselině. Ergo k leptání plošných spojů není třeba přímo peroxid, ale stačilo by i nějaké jiné oxidační činidlo.

Při té příležitosti mi nezbývá než se zmínit o článečku jednoho Belgičana. Jelikož Belgie je sice v rozpadu, ale zároveň centrum EU - mají peroxid zakázaný už dávno, proto tento zoufalec kupuje blonďatou barvu na vlasy a v "roztoku B", který obsahuje peroxid - leptá svou elektroniku.
Jelikož jsem už dosti plešatý - představa jak opakovaně v drogérii kupuju blond barvu na vlasy - zavání zásahem mravnostní policie proto jsem se rozhodl najít jiné oxidační činidlo.

Savo - neboli chlornan sodný - má v zásadě dva problémy - jednak je jeho roztok silně alkalický a navíc v prostředí silné kyseliny může chlornan reagovat dvěma způsoby
A. na chlorid sodný a atomární kyslík - což chceme.
B. na sodnou sůl přislušné kyseliny, vodu a atomární chlor.
Varianta B dosti zavání chlorovými útoky u města Ypres za I světové války, takže Savo do kyseliny raději ne.

Takže jsem prošel celou drogérii a studoval vše co je k dispozici a sláva - existuje prostředek, běžně dostupný, který obsahuje až 15 % peroxidu vodíku a to je čistidlo na prádlo VANISH. Mimochodem Vanish se přímo chlubí tím, že obsahuje peroxid, neboť je "Oxi action" aby to nebylo tak optimistické tak podle bezpečnostního listu obsahuje peroxid jenom tekutá forma. Prášková forma - je kupodivu jenom soda a nějaké tenzidy. ( Vědí to hodpodyňky ? )

Takže sláva do drogérie a jdeme experimentovat. Vyrobil jsem tedy přímo "politický" plošný spoj ( viz obrázek nahoře) a zkusil jsme jej leptat směsí namíchanou tak aby se co nejvíce bližila standardnímu složení leptací směsi HCl + peroxid.
Výsledky byly bohužel žalostné - sice jsem se neotrávil chlorem, ale ve Vanishi je tolik uhličitanu sodného (sody) že tato je schopna neutralizovat i obrovská množství kyseliny a celá věc tím padá...
Takže zatím jsem blbce neporazil, nicméně jak říkal Werich : "blbost nejde porazit, ale nesmíme to přestat zkoušet".

Poznámka při druhém čtení - plošné spoje se dají leptati i chloridem železitým, ten je pro mně naprosto neakceptovatelný, protože dělá nevypratelné skrvny. Je totiž mírně rezavý a praním se nevypere ale zoxiduje na ještě nápadnější oxid zelezitý (rez). Odstranit se dá jedině převedením na pruskou modř pomocí hexakyanoželeznatanu draselného a pak praním v čisté vodě - což je proces jako hrom, proto raději leptám kyselinou a peroxidem.

Zbývá už jenom tradiční rada pro blondýny - jestli do konce roku na nic nepřijdu - budete vy mé blonďaté čtenářky nuceny kupovat 2x tolik blonďaté barvy aby měl miláček v čem leptat své roboty. Pokud tak neučiníte - budete mít v bytě nevypratelné rezavé fleky a bude to vaše zodpovědnost, neboť zoufalí muži dělají zoufalé věci a leptat v chloridu železitém je jedna z ních.

Poznámka při třetím čtení - ani jsem si neuvědomil, že dneska "je ten samet", takže :

Да здравствует Европейский союз.


VF operační zesilovač a lehký případ nasrání.

14. listopadu 2013 v 5:13 | Petr
Jestli jste minulý rok četli pojednání o Trávoměru tak víte, že krom milionu různých problémů je jedním z velikých "ořechů" tohoto čidla logaritmický zesilovač. Jestli jste četli pojednání o logaritmických zesilovačích tak víte, že jediný design použitelný pro frekvence, ve kterých se bude pracovat je tzv. "paralelní" logaritmický zesilovač to jest máte zesilovač který zesiluje 10 000x spojený paralelně se zesilovačem, který zesiluje 1000x, 100x, 10x, a 1x.

Každý zesilovač musí být naprosto stejné konstrukce a pouze zpětnou vazbou se nastaví zesílení - to proto aby i zpoždění signálů bylo stejné. Výsledkem byla konstrukce, která byla založena na analogových vlastnostech digitálních invertorů HC4069. Když jsem tyto invertory zkoušel - tak jsem zblbnul měřící podmínky, takže mi vycházelo, že na frekvenci 500 KHz se z nich dá postavit zesilovač, který zesiluje více než 100X - což ve skutečnosti byl zesilovač, který zesiloval jen nepatrně více než 10x.

Výsledek se dostavil Jirka Vácha z Brněnského domu dětí Junior, zesilovač podle mého návodu postavil a nestačil se divit. Já jsem nejprve spekuloval, kde je chyba, pak jsem doma přeměřoval, a pak už jsem se jenom styděl a omlouval. Průser - jako mraky.
Když potřebuju na frekvenci 500 KHz zesilovač se zesílením aslepoň 100x - proč nepoužiju operační zesilovač - nějaký s šířkou pásma 500 000 x 100 = 50 MHz. Ano tak to dělají profesionálové - taky bych mohl od Linearu koupit zesilovač za 300 kus - a pak bych mohl na robotickém dni vykládat "děcka, když oželíte kredit do mobilu na půl roku můžete mít čidlo jako já...." Proto nic, co je třeba za hříšné peníze kupovat nepoužívám a ani používat nechci.

Jen taková odbočka - v Americe je Firma Elecraft, která je známá tím, že do svých rádií používá místo hrotových VF diod 1N4007 a místo varikapů 1N5818 a další "součástky jak z GM". Právě proto že se nespoléhá na extrémní vlastnosti součástek musí být jejich obvody "velmi sofisitikované" a to nikoliv inženýrským překombinovaným způsobem, ale stylem "v jednoduchosti je krása" a světe div se - jejich taktika vychází a jejich radiostanice jsou naprosto špičkové - a inženýři z Yaesu, Kenwoodu, Icomu a dalších jen kroutí hlavami.
Takže když jsem psal "tranzistorovou násobilku" mírně jsem se naštval - v tom smyslu, že čtenářům doporučuju postavit si "operační zesilovač jak za Apolla 11" a sám jsem odkázán maximálně tak na NE5532 který má šířku pásma do 10 MHz. Takže jsem prostě vzal schémátko z obrázku nahoře a všechny tranzistory jsem chtěl vyměnit za VF typy a zkusit do jakého pásma to pojede. Poněkud jsem pohořel už na samém začátku, protože viděli jste v dnešní mizérii vysokofrekvenční tranzistor typu PNP ?

Když se na zesilovač podiváte zjistíte, že Q2, Q3 mají napěťové zesílení 1 - a tudíž normální typy BC337 / BC327 které mají zesílení do 100 MHz budou úplně stačit. Q1 a Q5 mají taky silnou zpětnou vazbu přes R1- mají zesílení asi 10x tudíž taky stačí BC337 / BC327 . Prostě maximum zesílení celého obvodu je na jediném tranzistoru Q4.
Sehnat Q4 jako PNP je prakticky nemožné, ale stále tady máme oblíbený BF199 nebo dokonce skvělý SMD tranzistor BFR93A - do 6GHz !!! Takže když známe tranzistorovou násobilku prostě celé zapojení překlopíme z NPN do PNP a naopak - vidíte obrázek ? Jasné ?

Podle simulací měl mít tento zesilovač zesílení "otevřené smyčky" (bez zpětné vazby) kolem 3000x a 100x měl zesilovat ještě na frekvenci 10 MHz - z toho by jednoduchým vzorečkem vycházela teoretická šířka pásma 10 MHz x 100 = 1 GHz - kam se hrabou 50 MHz ubožáci za 300 z Farnellu.
Před dalším bádámín v oblasti paralelních VF logaritmických zesilovačů jsem chtěl mít 100% jistotu, že se nepletu, tak jsem udělal něco naprosto mimořádného místo patlání na kontaktním poli (díky jeho parazitmím kapacitám to stejně nejde) nebo místo pájení stylem "vrabčí hnízdo" jsem prostě zesilovač naroutoval a postavil.
A světe div se - svatý Petr nebyl doma a všechny vlastnosti zesilovače se potvrdily - tedy na obrázkuvidíte signál pro vstup 500 uV - tedy pro kontrolu - z generátoru s amplitudou 5V jsem vyrobil dělič z odporu 1Mega a 100Ohm na zem. Sami vidíte že aplituda je 1.4V což dává zesílení 1.4 / 500u = 2800 na frekvenci 10 MHz.
Pak jsem přidal do zpětné vazby "ten správný odpor" aby zesílení bylo 100x dělič jsem přehodil na 5mV (abych nemusel zápasit s šumem osciloskopu). Jen pro kontrolu dělič 1001X jsem vyrobil z odporu 100K a 100 ohm. A výstup je 492 mV tedy zesílení 100x +- autobus.
Jenom než mi nějaký chytrák napíše proč mám orgasmus z takového obvodu když 3 tranzistory za sebou taky zesilují 1000x - tak jenom si dovoluju upozornit, že tento zesilovač je od DC naprosto stabilní, pokud nezapomenenete na kompenzační konenzátor C9 tak se dá signál z výstupu zavádět na vstup (jako v opravdovém operačním zesilovači) - bez rozkmitání (což je ve VF technice nevídaná věc) a navíc zesilovač aktivně udržuje stejnosměrnou úroveň kterou mu nastavíte, a pokud se přesytí signálem - jde do limitace pěkně symetricky (pro mně nezbytné - viz článek o logaritmických zesilovačích).

Poznámka při druhém čtení : Jestli vám není jasné proč jsou některé odpory zdvojené R2+R3, R6+R7 - není v tom žádná čená magie - prostě jsem jenom předem počítal s tím, že při testování, budu pájet a zase "odpájet" tyto odpory tak dlouho až mi cestičky na plošném spoji upadnou - tak abych mohl pokračovat s druhým odporem.

Takže zablesklo se na lepší časy - zatím ani nevím jaké možnosti mi dává mít tuto technologii v ruce - ale neřešitelnost situace s logaritmickým zesilovačem v mezifrekvenci už dlouho trvat nebude. Zbývá už jenom tradiční rada pro blondýny - Pokud si připadáte "čarokrásná" a 10% lidí vám to potvrzuje, zatímco 90% "protivných a blbých" se jen ušlíbá a kroutí hlavamí - je to jasný příznak, že jste husa bez nadhledu obletovaná hlupáky.

Teorie chybějící věty.

12. listopadu 2013 v 5:08 | Petr |  Filosofování
Jistě jste pochopili, že v relativně vysokém věku mě postihla ta nehoda, že mám extrémně mladou manželku. Než jsem si ji vzal - jsem s ní téměř 3 roky chodil. Protože ještě studuje -mohu, už pár let, sledovat její boj se současným školstvím. Aby toho nebylo málo tak sem tam chodím suplovat chemii pro zdravotní laboranty na střední zdravontí školu, dělal jsem vedoucího bezpočtu bakalářských i magisterských prací - takže si myslím, že mám se školstvím po roce 2000 jisté zkušenosti.

Musím poznamenat, že se považuju za nejšťastnější a nejvzdělanější generaci, kterou porevoluční stát nosil, protože základní a střední školu (kde ještě nedominovala politická témata) jsem absolvoval za bolševika, ale vysokou školu jsem absolvoval už za demokracie - v době kdy ultra-ortodoxní bolševičtí hajzli byli už vyhození, ale ještě tam vládla tradiční "pracovní etika" nikoliv současný "demokratický bordel". Takže "za nás" nebyly ještě dotace "na studenta" a proto se žádný docent ani profesor netřásl hrůzou, když nás měl vyhodit. Taky jsme měli klasický výběr - buď jediná (!!!) přihláška na vysokou, nebo vojna - takže jsme se nehlásili na 30 škol a neobjížděli celé jaro přijímačky - stylem "třeba někde prolezu."
Navíc začátkem 90 let. nebyl ještě internet, takže jsme se všechno učili pěkně zpaměti, aby to v hlavě zůstalo, takže mám bohatý fundament informací. Nyní když hlava stárne tak internet přišel, takže není problém cokoliv si osvěžit, prohloubit, nebo dokonce se do něčeho hluboce zahloubat.
Takže vezu brzy ráno Marušku na zkoušku z anatomie a ta si opakuje cévy na ruce. Protože jsem to kdysi taky studoval a mám to dodnes celkem detailně ve své vizuální paměti - tak se snažím představit si, co ona čte ze skript. Čiste pro neznalé na straně malíku jde do ruky arteria ulnaris a na straně palce arteria radialis - ty jsou navzájem spojeny dvěma oblouky - arcus palmaris profundus - z něho jdou větvičky na zadní stranu prstů a arcus palmaris superficialis - z něho jdou větvičky na dlaňovou stranu prstů.
Jenomže v Maruščiných skriptech nějak není "na plnou hubu" řečeno, že se oba oblouky vždy vlévají do tepny na druhé straně a tím - zcela logická struktura tepen na ruce se mění v chaos, který se nedá naučit.
protože vidím, že do zkoušky má 30 minut a v tomto plave tak se pouštím do záchrany tonoucí manželky: "víš jak je to na ruce - do ruky jdou dvě tepny, které jsou dvěma oblouky spojeny a z nich jdou větvičky do prstů které jsou udělány tak, že do každého prstu jdou 4 větévky".
Ptám se : "Víš proč to tak je ?" - Maruška neví - tak si odpovídám sám : každé místo na ruce je krví zásobeno minimálně ze 2 ale častěji ze 4 míst - stejné je to na noze a i na všech 4 nohách zvířat. Smysl této věci je v tom, že když zvířátku padne na tlapku veliký balvan a pohmoždí tepnu - packa mu neuhnije, protože každé místo je zásobováno krví a kyslíkem ještě z druhé tepny"

Jasné ? Je to jasné vám - mým čtenářům - amatérům ? Maruška sedí jak přimrazená a s pohnutím mi sděluje "konečně jsem to pochopila, ale proč to tam není napsáno jak si to právě vysvětlil ? "
Co mám chudeře říci ? Že staří anatomové tyhle souvislosti považovali za natolik jasné a natolik elementární, že je ani nenapsali do skript. A že dnešní trotli, kteří opisují skripta z Wikipedie to proto neměli odkud opsat ?

Na tento problém jsem narazil tolikrát, že jsem z tohno udělal další "Kubáčův zákon" - "V každé kapitole moderních učebnic chybí jedna věta, která objasňuje celý smysl".

Další přiklady
- složitě se popisuje ošetřování pacientů po operaci štítné žlázy aniž by bylo řečeno, že štítnice je nejprokrvenejší tkáň v těle (500x větší průtok na gram hmoty než mozkem, který je č. 2) a krvácení z ní je tudíž strašlivé, a že navíc toto krvácení může utlačit krkavice, které vedou krev do mozku a průdušnici, která vede vzduch do plic....
- nikde není řádně rozdělen systém receptorů pro adrenalin a noradrenalin
- nikde není popsáno proč autoimunitní choroby vznikají většinou proti tkáním, které mají v těle nějakou speciální funkci (čím je daná tkáň specializovanějšíl, tím je jí v organismu méně, tím se s ní imunita méně setkává a tím je pravděpodobnější, že ji "omylem" bude považovat za "cizí" a bude proti ní útočit.....) atd. atd. atd.

Všude je moře neuspořádaných fakt a mezi nimi nejsou ani naznačeny souvislosti. Přitom dneska všichni říkají - fakta má Google - pryč s fakty. Tedy by se měly "učit souvislosti" ? No ale když vám vysvětlují jak fenomen A souvisí s fenomenem B - musíte o obou alespoň náznakově tušit ne ?

Dokonce budu ještě odvážnější a budu spekulovat dále - je známo, že počítačům dělá obrovské problémy jednoduché usuzování které umí už 2 leté dítě - když šlápnu do kaluže - promoknou mi botičky a budou mě zebat nožičky..... Google je taky jenom serverová farma ? Mnoho lidí používá Google jako svůj záložní (nebo už hlavní) mozek ? Tudíž i oni budou mít obrovské množství informací o fenomenu A i B ale budou mít problémy s elementárním vztahy mezi nimi ?
Prostě "když prší - je mokrý chodník" vám Google neřekne a pokud bude internet jediným zdrojem výuky tak tato informace možná časem zcela vymizí z povědomí jako ty balvanem rozdrcené tlapy ?

Asi se budu opakovat, ale musím napsat historku na závěr - po smrti mého šéfa a učitele - byl jsem přijat na jeho místo a poslouchal jsem jak 20 leté kolegyně zuřivě diskutují na provozní schůzi - přitom jsem to pochopil - Buryško Buryško - ty absolvente latinského gymnázia ses celý život snažil nedat najevo, že my - vychovaní za bolševika - jsme dokonale nevzdělaní trotli. A mně nezbývá než nedávat současné mladé generaci najevo že vývoj "kvality" vzdělání pokročil, a že moje generace se vymřením starých profesorů změnila "z trotlů na vzdělance", a nesmíme urážet mládež tím, že je budeme považovat za nevzdělané trotly, kterými, díky současnému školství, bohužel jsou....

Kam to může dojít ? Skončíme maturitou z dojení koz jako v Africe ? Nebo ani to ne, protože jsme v Evropské Unii a dojení smrdí prací (a kozami) ? Budeme postup dojení hledat na Googlu ? Nevím ale opakuju své oblíbené "co společnost žádá, to společnost dostane".

Poznámka při druhém čtení : Nedávno jsem psal recenzi na skripta pro biochemiky - bakaláře. Krom faktických chyb, které byly asi jenom 3 jsem napsal 2 stránky "Kubáčových vět" objasňujících smysl. Z toho jsem usoudil, že pátrání po smyslu věcí je asi jen moje vlastní chyba. Ale fakt to naštve, když čtete 5 stran o syntéze močoviny z amoniaku, a nedočtete se, že to organismus dělá proto, že močovina je minimálně 100 000x méně toxická než amoniak (tedy je to forma likvidace nebezpečného metabolického odpadu). A že to dělají jenom suchozemští živočichové, protože přechodem na souš přišli o možnost vylučovat amoniak žábrami rovnou do vody - jako ryby. Kdybyste se dočetli i tento detail - bylo by to na orgasmus, nebo na pořad o přírodě v televizi ZOOM - a to uznáte, bych od současného školství chtěl příliš....

Proč stojí za to, zkoumat zapojení integrovaných obvodů !

10. listopadu 2013 v 6:15 | Petr |  Elektro
Ve šťastných dobách, kdy jej ještě prodával GM i GES - byl jednou jeden videozesilovač NE592 od Philipsu. Když řekneme videozesilovač - musíme i vysvětlit co to je. Tedy je to stejnosměrně vázaný zesilovač který pracuje od 0Hz do několika MHz aby zachytil celé pásmo demodulovaného televizního signálu. Protože konstrukce a stabilita zesilovačů co pracují "od DC po rychlost světla" je problematická, je běžné, že tyto zesilovače jsou stavěny jako diferenciální aby se potlačilo soufázové rušení a zvýšila stabilita.
Takže když se podíváte na schémátko tohoto integrovaného obvodu hned to tam vidíte - Q3 a Q4 jsou klasický diferenciální pár tranzistorů. Pak začnete studovat zapojení pinů a začnete se divit G1A, G1B a G2A a G2B - jsou totiž piny označené výrobcem jako GAIN SELECT - tedy "výběr zesílení". Princip je v tom, že pokud to necháte tak jak to je tak máte zesílení nejmenší, pokud zkratujete piny G2 máte střední zesílení a pokud zkratujete piny G1 máte maximální zesílení.
Výrobce dokonce nabízí aplikační poznámku AN141 kde doproučuje zapojit mezi "G piny" různé kombinace kondenzátorů a cívek a tím ovlivnit frekvenční charakteristiku zesilovače. A pak vám to najednou dojde.

Přestavte si že zkratuju piny G1 - tím pádem odpory R3, R5, R7, proudové zdroje - všechno je najednou zapojeno paralelně - tedy ne jakože máme v emitorech R3 a R5, ale prakticky tam máme jednom jeden odpor - tvořený paralelní kombinací R3+5. Pokud zkratujeme piny G2 - tak odpory R3 a R5 slouží jako "emitorová degenerace" která snižuje zesílení ale od spojky G2 "dolů" už je to klasické diferenciální zapojení ve stylu dvojice Q3 a Q4.

To všechno je hezké, ale stále to není důvod být z "reverzního inženýrství" NE592 nějak mimo. Co je pozoruhodné, je to že pokud "G body" nezkratujete drátem, ale nějakou součástkou, která má propustnost jen pro jisté frekvence - projeví se vám to na frekvenční charakteristice celého zesilovače.

Příklad - pokud mezi G1 dáme kondenzátor - ten bude pro vysoké frekvence fungovat jako zkrat a pro tyto frekvence bude mít zesilovač vysoké zesílení, pro stejnosměrný proud je kondenzátor neprostupný, proto pro stejnosměrný proud bude zapojení fungovat jako dva trazzistorové zesilovače s opravdu velkým odporem v emitoru. Takže to bude prakticky "horní propust" což potvrzuje i AN141.
Ostatní verze máte na tabulce vyseknuté z aplikační poznámky, včetně vzorečků, ve kterých vystupuje záhadný "odpor R" - to je něco jako výstupní impedance tranzistoru v místě jeho emitoru a pokud budete počítat že R= 30-50 ohm - rozhodně neuděláte chybu.
Hezké, ale stále to není nic převratného. Překvapivé věci začínají teprve teď - představte si že potřebujete postavit diferenciální zesilovač - v takovém případě je požadavkem č. 1 aby na invertujícím i na neinvertujícím vstupu bylo stejné stejnosměrné napětí (viz operační zesilovače). Pokud tomu tak nebude - zesilovač vám místo žádoucího signálu bude zesilovat napěťový offset na vstupech. Co když nejste schopni zajistit stejné napětí na obou vstupech ?

Ano tušíte správně - pak proste zapojíte dva tranzistory jako vstup v NE592 a jejich emitory zkratujete kondenzátorem - potom se vám užitečná frekvence dostane přes kondenzátor ale stejnosměrný offset ne.

Kupodivu ani to ještě není všechno - viz obrázek nahoře - V zelených kroužcíh jsou dva zdroje VF signálu - které jsou přes 100pF kondenzátory zapojené k "divnému obvodu" vpravo. Co to je ? Diferenciální pár - který je zdvojený. Takže Q9 a Q10 tvoří jeden zesilovač a Q11 a Q12 druhý. Oba mají společné odpory v kolektorech i v emitorech a to proto, že kromě zesílení slouží k PŘEPÍNÁNÍ SIGNÁLU !!!
Na svorkách CH1 a CH2 máte signál z procesoru na které svorce je 5V - ty dva tranzistory jsou zapnuté, zesilují a předávají svůj signál na výstup. Druhé dva, které mají na bázích 0V mají de facto na bázi menší napětí než na emitoru a jsou zcela spolehlivě 100% vypnuté. Pokud by na pinu procesoru bylo nějaké rušení - proniklo by přes oba odpory do obou kanálů a díky diferenciálnímu zapojení by se nakonec odečetlo. Navíc napájení diferenciální dvojice je 12V, napětí na pinu procesoru 5V max. - takže to je docela pěkná hodnota "uprostřed napájení".

Šipkou je označený "zkratovací kondenzátor" C3 který je tam proto, aby zesilovač zesiloval užitečný signál nikoliv nepatrný rozdíl hodnot dvojic odporů R4, R5 a R17, R18. Je to jasné ?

Zase jedno vidlácké zapojení, kde můžete mít milion kanálů zesilovače, a přitom dokonce i odpory a kondy ve zpětných vazbách mají společné - tedy maximální efekt s minimem součástek.
Prostě a jednoduše - pokud nechodíte každé ráno kadit s Amárem - tak vás takové řešení jen tak nenapadne....

Pro dnešek jsem téma vyčerpal. zbývá už jenom tradiční a oblíbená rada pro blondýny : Sledujete se znepokojením, že z miláčka se stává "elekto vidlák" zatímco závistivá kolegyně v práci nezapomíná zdůraznit, že tej její "je inženýr" ? Uklidní vás, že za prachy, které "pan inženýr" prodrbe na (zbytečných) součástkách ve svých překombinovaných obvodech vám váš "vidlák" může koupit nějaký ten "outfit" navíc ?

Vidlákovo elektro 59. Tranzistorová násobilka 2.

7. listopadu 2013 v 6:09 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Minule jsme začali nejjednodušším zesilovačem s tranzistorem a 2 odpory a postupně jsme přídávali a přidávali až vzniklo něco takového :
Jenom než budeme "v jízdě" pokračovat dovoluju si upozornit, že zesilovače jsou opravdu stavebnice, takže sice jsme dodali emitorovou degeneraci a dělič na vstupu, ale pokud nám nevadí Crossover distortion a potřebujeme ušetřit nějaké ty diody - pryč s D1 a D2, a pokud potřebujeme ušetřit i tranzistory na výstupu - pryč s nimi R2 zapojíme do kolektoru Q1, jenom jsme minule říkali, že R1 je 10 Kohm - to je trochu moc takže je R1 i R4 posuneme na 3K3 a 330 ohm a dokonce nemusíme dělič R2/R3 ani měnit. Američani tomu dnes říkají "performance fine tuning" - tedy nastavíte si vlastnosti (výrobku) přesně tam, kde je chcete mít.
Jedeme dále - tak jako se v matematice prohazují proměnné z levé na pravou stranu rovnice - my si můžeme dovolit zaměnit tranzistory NPN za PNP - tento zesilovač bude fungovat zcela stejně jako předchozí.
když už jsme zaměnili PNP za NPN tak jsme si udělali prostor zeilovač ještě vylepšit - a to tím, že přidáme "diferenciální stupeň". ten je zázračný, protože je rychlý, a navíc nám dokonale stabilizuje výstupní stejnosměrné napětí - takže se nemusíme z žádným počítáním příliš smolit - napětí které je mezí R7 a R8 bude i na výstupu a hotovo. Navíc poměr R2/R3 nám určuje zesílení.
Možná jste se zalekli ale schválně si porovnejte zesilovač s diferenciálním vstupem a bez něj - co tam přibylo. A protože tam přibylo trochu mnoho máme jedno zjednodušení. Vynechali jsme R5 a na funkci zesilovače to vůbec nebude mít vliv. Samozřejmě můžeme ve zjednodušování pokračovat, Diody pryč, Q2, Q3 pryč - prostě je to stavebnice, která je velice blbuvzdorná a pořád bude fungovat.
Vyhodili jsme odpor R5 a tím jsme ušetřili součástku, ale trochu plýtváme vlastnostmi zesilovače, takže místo R5 a R6 jsme zapojili "proudové zrcadlo" - Proud přes Q7 je řízen proudem přes Q6 - tim se nám zesílení diferenciálního stupně mnohonásobně zvětší. Tento zesilovač je dokonale blbuvzdorný - pomocí R7/R8 nastavujeme stejnosměrné napětí na výstupu, pomocí R2/R3 zesílení a R1 je přibližně rovno vstupnímu odporu. Všechny hodnoty odporů můžeme měnit v širokém rozmezí od stovek ohmů po stovky kiloohmů - zpětné vazby v zesilovači si s tím vždy nějak poradí. Lze si přát více ?
Zesílení zesilovače je tak vysoké že se může rozkmitat - tak použijeme fintu známou už z operačních zesilovačů - přidáme frekvenční "single pole stabilization" a to ve formě kondenzátoru C4 - doporučená hodnota je 4.7 -100 pF.
Tím jsme se natolik přiblížili ke konstrukci operačního zesilovače, že si klidně můžeme dovolit vyvést oba vystupy a takový zeslilovač si vyrobit. Jestli si myslíte, že je to blbost - tak vězte, že armádní technika v 50 letech byla plná operačních zesilovačů udělných z diskrétních součástek - zapojených velice podobně. Dokonce ještě Seymour Cray v počítačích Cray 1 používal takové moduly - ne proto, že by počítal analogově, ale proto, že analogové moduly byly rychlejší než tehdejší digitální hradla.
Našemu "operačnímu zesilovači" chybí k dokonalosti jenom jedno - odpor R1 v emitoru diferenciální dvojice omezuje napěťový rozkmit na vstupu směrem k 0V - tak se R1 zbavíme ne ? Šup tam další proudové zrcadlo a teď to máme opravdu jak z Apolla 11. Náš operační zesilovač sice není rekordman v šumu a zkreslení, ale pokud použijete vhodné tranzistory - bude rychlý jako ďábel. Jinými slovy jsme dospěli ke klasíckému vidláckému řešení - místo rychlého operáku za 300 - halda drátových součástek za 20 a taky to funguje.

Poznámka při druhém čtení : "Koncový stupeň" tvořený dvěma tranzistory a dvěma diodami (jakože D1, D2, Q2, Q3) má nezanedbatelný "ohnivý potenciál" i když použijete diody s relativně malým napěťovým spádem (dopručuju obyč 1N4007) má to to zapojení tendenci k pozitivní zpětné vazbě. Na obou tranzistorech je polovina napájení - takže se mírně zahřejí , tím se jejich napětí báze-emitor sníží (o 2 mV na stupeň) tím se proud oběma tranzistory zvýší, tím se ohřejí ještě více, tím napětí B-E zase klesne - atd - až k plamenným efektům ! Proto silně doporučuju provozovat tento koncový stupěň jenom na napětí 5V a nejlépe se stabilizátorem s proudovou pojistkou 100mA (78L05). Pokud to nejde tak jako správní vidláci - vynechte D1 i D2. to vám ale zkreslí malé signály - pokud právě ty potřebujete - tak vynechte i Q2 a dejte místo něj odpor 1K - tim se koncový stupeň změní na emitorový sledovač, který je až do 24V naprosto v pohodě.

Mimochodem za domácí úkol - všechny zesilovače postavit na kontaktním poli a vyzkoušet postupné přidávání "features". Doufám, že se mi podařilo trochu rozbít nemístný respekt některých lidí, ze složitějších analogových zapojení. Já jsem pro dnešek skončil a zbývá už jenom rada paní Kubáčové novomanželkám : Pokud jako žena subtilní postavy sedíte potichu v rohu pohovky a váš krátkozraký manžel kolem vás několikrát projde bez povšimnutí - dříve než se urazíte - zkontrolujte jestli nemá špinavé brejle !!!