Vidlákovo elektro 69. Invertované signály

6. února 2014 v 5:25 | Petr |  Vidlákovo Elektro
Už jsem se zmínil, že existuje něco jako "svůdnost diferenciálního zapojení", která funguje na tom principu, že dva mizerné obvody zpracovávající signál s opačnou fází jsou odolnější proti rušení a často dávají lepší výsledek než složítější "single ended" obvod. A taky jsem svůdnosti diferenciálního zapojení zcela podlehl, takže při ranním kadění na míse jsem dokonce vymyslel diferenciální blikátko, které bliká LEDkami diferenciálním způsobem, jenom proto, aby za cenu dvojnásobné spotřeby proudu, produkovalo menší rušení.

Tím se dostáváme k problému - pokud chceme používat diferenciální obvody musíme jako když bičem mrská ovládat dvě věci
1. Ze Single ended signálu generovat diferenciální signály s opačnou fází.
2. Z diferenciálních signálů generovat single ended.
Bod 2. Jsme nakousli u homemade operačních zesilovačů, a pokud budu mít náladu budeme se jím zabývat podrobně. Dnes tedy zbývá bod 1, který si rozdělíme ještě na generování invertovaného analogového a digitálního signálu.


Takže nejjednodušší způsob jak se dopracovat k invertovanému analogovému signálu je toto zapojení. Pokud jsou odpory R2 a R3 zcela stejné - protéká jimi téměř stejný proud (až na proud báze, který protéká přes R3 navíc) a signály na výstupech jsou stejné - jen vzájemně otočené.
Aby to nebylo tak ideální tak tady jsou nevýhody obvodu:
  • Oba výstupy se dělí o společné napětí zdroje, což omezuje jejich napěťový rozkmit. Z tohoto hlediska je výhodné, když každý výstup má "svoji polovinu" napětí proto je třeba dělič R1/R4 spočítat tak, aby na bázi tranzistoruu bylo VCC/4 + 0,7 V.
  • Daleko závažnější je druhý problémek - výstupní odpory nejsou stejné protože pro neinvertující výstup je obvod emitorový sledovač s odporem kolem 40 ohm, zatímco pro invertující obvod je výtupní odpor roven R2.
  • Navíc pokud vám nějaký parazitní signál proniká do neinvertujícího vstupu - objeví se tento ZESÍLENÝ - i na invertovaném výstupu - protože obvod funguje i jako zesilovač se společnou bází.
  • Stejnosměrné úrovně signálů nejsou stejné, proto i kvůli předchozímu bodu je vhodné zařadit za tento "obraceč signálu" ještě dva emitorové sledovače, které spraví stejnosměrnou úroveň (přes kondenzátor) a budou sloužit jako zátěž s vysokým vstupním odporem.

Některými z těchto nevýhod není obdařen diferenciální invertor. V tom mají oba výstupy zcela stejné vlastnosti, pokud použijeme v obou větvích stejné součástky, včetně kondenzátorů. Jenom si dovolím upozornit, že Q2 je vlastně tranzistor zapojený se společnou bází.
Napěťový úbytek na R3 značně snižuje možný napěťový rozkmit invertoru - pokud to vadí není probém místo R3 zapojit proudový zdroj na principu proudového zrcadla.



Tím jsme probrali dva nejednodušší způsoby generování analogových invertovaných signálů, zbývá nám otázka digitálních invertovaných signálů, která se zdá dětsky jednoduchá - k čemu máme invertor jako součástku ? Zapojení se zdá tak primitivní, že schéma není snad ani třeba kreslit. Potíž je v tom, že my takto generujeme signál, který má zpoždění rovné zpoždění hradla - což je několik až několik desítek nanosekund. Vadí to ? Jak kde - pokud se jedná o blikání LED diodam 2x za vteřinu nepochybně ne, pokud ale potřebujete hodiny pro mixér na radiové frekvenci, nebo uvažujete o "diferenciálním blikači" - jak jsem jej popsal dříve - tam je zpoždění 10nS tak závažné, že úplně ruší smysl celého obvodu.


Takže pro generování zcela přesně invertovaných hodin používám toto zapojení dze dvou XOR hradel. Je mi jasné, že detailisti mě napadnou, že ani to není úplně přesné, protože hradlo má nepatrně jinou rychlost když přechízí z HIGH na LOW než když jede z LOW an HIGH, ale nic lepšího jsem zatím nevymyslel. Naštěstí se takovému zapojení lze někdy vyhnout, protože řada klopných obvodů má výstup jak přímého tak invertovaného signálu, ovšem se stejnou námitkou že ani tam nejsou hrany signálů absolutně současně.

Tím jsme dnešní dávku informací vyčerpali - zbývá už jenom rada paní Kubáčové novomanželkám - až se budete snažit podřidit manželovu finanční situaci své kontrole nezapoměňte na "pravidlo spodního prádla" Čím je na kalhotkách méně látky - tím jsou dražší - s elektronickými součástkami je to přesně stejně - tak nepodlehněte výmluvě svého manžela popisujícího mikroskopické "ďubky v pytlíku" ve stylu - "to nic - to jsou jenom kondenzátory".
 

Buď první, kdo ohodnotí tento článek.

Komentáře

1 Petr G. Petr G. | 7. února 2014 v 10:09

Asi se taky budu muset dokopat k postavení nějakého robota. Opravdu je rušení tak vážné, aby se tím vidláci zabývali, když staví robota na soutěž.

2 petr-kubac petr-kubac | 7. února 2014 v 11:33

[1]: V 99.99% se rušení v robotech dá zvládnout prostředky ze střední školy elektrotechnické, ale já stále tajně stavím čidlo, kde proud vysílací LEDkou bude 100mA na 10 MHz a proud přřijímací fotodiodou bude 0,4 nA na stejné frekvenci a obě budou 5 cm od sebe a vzhledem k nutnosti pustit světlo ven i dovnitř je nelze dokonale odstínit - tak proto.

3 Petr G. Petr G. | 7. února 2014 v 18:56

Mě čeká stavba IR závory s dosahem 50m za každého počasí, to jest za sněžení mlhy i hustého deště. Tam se bude proud na příjmači dle počasí měnit taky od Šumavy k Tatrám.

4 rvx rvx | 7. února 2014 v 20:57
5 Petr G. Petr G. | 7. února 2014 v 23:04

[4]: infračervené světlo proniká přes mlhu lépe než viditelné světlo laseru.

6 m.marianek m.marianek | 9. února 2014 v 10:16

[5]: No a co třeba infračervrený laser? Laserové závory zabezpečovacích zařízení se přeci dělají právě infračervené, aby nebyly paprsky ve znečištěném ovzduší vidět. Stačí trocha mlhy a je z boku vidět i paprsek 5mW laseru.

Komentáře jsou uzavřeny.


Aktuální články

Reklama