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.
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 častý kolemjdoucí častý kolemjdoucí | 21. listopadu 2013 v 12:20

Náhodou články "od strejdy o tranzistóóórech" jsou super - bohužel jsem sice v elektronice už delší dobu a mám k ní i takovou školu, bohužel však taky už dlouho "věčný začátečník", a navíc mám ten samý problém co většina ostatních dneska, tj. "samej mikroprocesóór, samý blikání, číslíčka, IFy" atd, a analogová elektronika přišla za těch víc než patnáct let dost zkrátka. Tenhle blog mi dost pomohl uvědomit si že je to věčná škoda a že to má jít ruku v ruce. Mě se psaní o tranzistorech moc líbí :-) Už Vás mám i v RSS čtečce

PS: Fungujou tu [b]BBcodes[/b], nebo <b>normální tagy</b>, nebo aspoň „entity” , nebo nic?

2 častý kolemjdoucí častý kolemjdoucí | 21. listopadu 2013 v 12:22

[1]: Tak entity jdou... tak aspoň něco

3 Petr G. Petr G. | 21. listopadu 2013 v 15:49

Jak málo stačí dnešním konzumníkům ke štěstí ... V 80 letech minulého století hrály osmi-bity 256 barvami.

4 častý kolemjdoucí častý kolemjdoucí | 21. listopadu 2013 v 16:37

[Smazaný komentář] No, taky ne všecky, třeba takový PMD-85 bylo rádo, když pixelovalo černobíle, a PMI-80 o modulátoru ani neslyšelo... Ale „blikání” bylo myšleno v přeneseném slova smyslu, jako 0 a 1... třeba SPI komunikace je taky takový „blikání”, akorát rychlejší. Je to s kámošem náš „místní slang” kterej vznikl z toho, když se ladí něco v zařízení, který má velkou spotřebu a nejde napájet jen z programátoru (narozdíl od samotnýho MCU a příp. pár malých věcí k němu) - dají se optočleny a pak na něj „blikáme” - teda jestli to byla reakce na tohle

5 častý kolemjdoucí častý kolemjdoucí | 21. listopadu 2013 v 16:39

[Smazaný komentář] No, taky ne všecky, třeba takový PMD-85 bylo rádo, když pixelovalo černobíle, a PMI-80 o modulátoru ani neslyšelo... Ale „blikání” bylo myšleno v přeneseném slova smyslu, jako 0 a 1... třeba SPI komunikace je taky takový „blikání”, akorát rychlejší. Je to s kámošem náš „místní slang” kterej vznikl z toho, když se ladí něco v zařízení, který má velkou spotřebu a nejde napájet jen z programátoru (narozdíl od samotnýho MCU a příp. pár malých věcí k němu) - dají se optočleny a pak na něj „blikáme” - teda jestli to byla reakce na tohle

6 častý kolemjdoucí častý kolemjdoucí | 21. listopadu 2013 v 16:40

[Smazaný komentář] No, taky ne všecky, třeba takový PMD-85 bylo rádo, když pixelovalo černobíle, a PMI-80 o modulátoru ani neslyšelo... Ale "blikání" bylo myšleno v přeneseném slova smyslu, jako 0 a 1... třeba SPI komunikace je taky takový "blikání", akorát rychlejší. Je to s kámošem náš místní slang kterej vznikl z toho, když se ladí něco v zařízení, který má velkou spotřebu a nejde napájet jen z programátoru (narozdíl od samotnýho MCU a příp. pár malých věcí k němu) - dají se optočleny a pak na něj "blikáme" - teda jestli to byla reakce na tohle

7 častý kolemjdoucí častý kolemjdoucí | 21. listopadu 2013 v 16:43

[Smazaný komentář] Nemůžu vám pořádně odpovědět, jelikož mi to nechce nechat vložit komentář. Jestli prošel zrovna tento, tak je to spíš dílo náhody :-/

8 častý kolemjdoucí častý kolemjdoucí | 21. listopadu 2013 v 16:44

Někdo mi to bloknul... tak si to užijte

9 častý kolemjdoucí častý kolemjdoucí | 21. listopadu 2013 v 16:48

Co to má znamenat tohle!? Mě to psalo, že "nelze vložit", a pak je to tu 4x  =[

10 SPECZ SPECZ | 21. listopadu 2013 v 18:44

#4e5054, #272727, #282828, #292929, #2b2b2b, #2c2c2c, #2e2e2e, #313131, #323232, #343434, #353535, #373737, #393939, #3a3a3a, #3c3c3c, #3f3f3f, #404040, #424242, #444444, #454545, #575757, #585858, #595959, #5b5b5b, #5c5c5c, #5e5e5e, #616161, #626262, #646464, #656565, #676767, #6a6a6a, #6b6b6b, #6c6c6c, #6d6d6d, #6f6f6f, #727272, #737373, #757575, #767676, #777777, #7b7b7b, #7c7c7c, #7d7d7d, #7e7e7e, #808080, #818181, #838383, #868686, #878787

Padesát odstínů šedi

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama