6-Ε-93 Pages - Ενσωματ Συστ

Δηζαγσγή ζηα ειεθηξνληθά

ΚΔΦΑΛΑΙΟ I ΔΙ΢ΑΓΩΓΗ ΢ΣΑ ΗΛΔΚΣΡΟΝΙΚΑ 1.1 ΕΙ΢ΑΓΩΓΗ ΢ΣΑ ΑΝΑΛΟΓΙΚΑ ΗΛΕΚΣΡΟΝΙΚΑ 1.1.1 Αναλογικά ζήμαηα Τα αλαινγηθά ζήκαηα είλαη ζήκαηα πνπ κεηαβάινπλ ην πιάηνο ηνπο ζην ρξόλν. Δάλ έρνπλ ζρήκα πνπ επαλαιακβάλεηαη ζε ηαθηά ρξνληθά δηαζηήκαηα ιέγνληαη πεξηνδηθά. Ο ρξόλνο επαλάιεςεο ησλ ζεκάησλ απηώλ νλνκάδεηαη πεξίνδνο. Ο αξηζκόο ησλ επαλαιήςεσλ ζε έλα δεπηεξόιεπην θαιείηαη ζπρλόηεηα επαλάιεςεο ή ζπρλόηεηα ηνπ ζήκαηνο θαη είλαη αληηζηξόθσο αλάινγε ηεο πεξηόδνπ.

ό  1 / ί Τα αλαινγηθά ζήκαηα κπνξνύλ λα είλαη κνλνπνιηθά ή δηπνιηθά. Τα κνλνπνιηθά έρνπλ όιεο ηηο ηηκέο ηνπο ζεηηθέο ή όιεο αξλεηηθέο, όπσο ηα ζήκαηα (α) θαη (γ) ηνπ ζρήκαηνο 1.1. Τα δηπνιηθά πεξηέρνπλ ηόζν ζεηηθέο όζν θαη αξλεηηθέο ηηκέο, όπσο θαίλεηαη ζην ζήκα (β) ηνπ ζρήκαηνο 1.1. Σάζη ή Ρεύμα (α)

(β) 0V

(γ)

Υπόνορ η

΢σήμα 1.1 α. θαη γ. Mνλνπνιηθά ελαιιαζζόκελα ζήκαηα β. Γηπνιηθό ελαιιαζζόκελν ζήκα.

Γ. Πνγαξίδε

1

Κεθάιαην I Τα αλαινγηθά ζήκαηα ζπλήζσο εκπεξηέρνπλ κηα ζηαζεξή ζπλερή ζπληζηώζα (DC) θαη κηα επηθαζήκελε ελαιιαζζόκελε ζπληζηώζα (AC), όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.2. Σάζη ή Ρεύμα

Πλάηορ

Κοπςθή ζε Κοπςθή

DC

0V

AC Υπόνορ η

΢σήμα 1.2 Έλα αλαινγηθό ζήκα κε ζπλερή θαη ελαιιαζζόκελε ζπληζηώζα. Κάζε αλαινγηθό ζήκα απνηειείηαη από κηα ηάζε πνπ ζπκβνιίδεηαη κε V θαη κεηξηέηαη ζε Volt θαη έλα ξεύκα πνπ ζπκβνιίδεηαη κε I θαη κεηξηέηαη ζε Ampere. Τν γηλόκελν απηώλ ησλ δύν δίλεη ηελ ελέξγεηα πνπ κεηξηέηαη ζε Watt:

P  V  I (Watt) Ζ ελέξγεηα πνπ ρξεηάδνληαη ηα ελζσκαησκέλα ζπζηήκαηα κπνξεί λα θπκαίλεηαη από κεξηθά κWatt γηα ηα πνιύ κηθξά ζπζηήκαηα έσο θαη δεθάδεο ή εθαηνληάδεο Watt γηα ηα πνιύ κεγάια ζπζηήκαηα. Όια ηα πιηθά παξνπζηάδνπλ κηθξόηεξε ή κεγαιύηεξε αληίζηαζε ζηε δηέιεπζε ηνπ ειεθηξηθνύ ξεύκαηνο. Αθόκα θαη ην ζύξκα, πνπ είλαη ν θαη’ εμνρήλ αγσγόο, εκθαλίδεη θάπνηα αληίζηαζε ζηε δηέιεπζε ηνπ ξεύκαηνο. Απηή ε αληίζηαζε κεηαθξάδεηαη ζε ράζηκν ειεθηξηθήο ελέξγεηαο ζπλήζσο ππό ηε κνξθή ζεξκόηεηαο. Γηα κηθξά ξεύκαηα απηή ε ρακέλε ελέξγεηα είλαη κηθξή. Γηα κεγάια όκσο ξεύκαηα ε ρακέλε ελέξγεηα κπνξεί λα πξνθαιέζεη κεγάιε αύμεζε ηεο ζεξκνθξαζίαο ηνπ αγσγνύ. Απηή ε ρακέλε ελέξγεηα επηθέξεη πηώζε ηεο ηάζεο ζηα άθξα ηνπ αγσγνύ ή ηεο ζπζθεπήο δηά κέζνπ ηεο νπνίαο δηέξρεηαη ην ξεύκα. Γηα ζηαζεξή ηάζε ζηα άθξα κηαο αληίζηαζεο, όζν πην κηθξή είλαη ε ηηκή ηεο αληίζηαζεο ηόζν πην κεγάιν ην ξεύκα πνπ ηε δηαξξέεη θαη αληίζηξνθα, όζν πην κεγάιε είλαη ε αληίζηαζε ηόζν πην κηθξό ην ξεύκα πνπ ηε δηαξξέεη. Αθξηβώο ζηελ ηδηόηεηα απηή έγθεηηαη ε ρξήζε κηαο αληίζηαζεο, πξνθεηκέλνπ λα πεξηνξηζηεί ην ξεύκα πνπ ξέεη δηακέζνπ κηα ζπληζηώζαο ελόο θπθιώκαηνο (πεξηνξηζηήο ξεύκαηνο). Απηή ε αληίζηαζε ζπκβνιίδεηαη κε R θαη κεηξηέηαη ζε Ohms ή Ψ. Όηαλ ε ηηκή ηεο αληίζηαζεο απηήο είλαη κηθξόηεξε από 999Ψ, ηόηε ζπλνδεύεηαη από ην γξάκκα Ψ. Όηαλ όκσο είλαη κεγαιύηεξε ησλ 1.000Ψ ηόηε ζπκβνιίδεηαη σο 1ΚΨ ή απιώο 1Κ (K από ην Kilo). Έηζη, κηα αληίζηαζε ησλ 2.200Ψ ζπκβνιίδεηαη σο 2.2Κ θαη κηα αληίζηαζε ησλ 4.700.000Ψ ζπκβνιίδεηαη σο 4.7Μ (M από ην Mega).

2

Δλζσκαησκέλα ΢πζηήκαηα – Ο κηθξνειεγθηήο AVR

Δηζαγσγή ζηα ειεθηξνληθά

1.1.2 Οι ανηιζηάζειρ Οη αληηζηάζεηο έρνπλ ηε κνξθή πνπ θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.3(α) θαη ζηα θπθιώκαηα ζπκβνιίδνληαη κε έλαλ απ’ ηνπο δύν ηξόπνπο πνπ δίλεηαη ζην ζρήκα 1.3(β) θαη 1.3(γ). Σην παξόλ ζύγγξακκα έρεη επηιεγεί ν ηξόπνο ζπκβνιηζκνύ (β).

(α) R

R

27K

27K (γ)

(β)

΢σήμα 1.3 Ζ αληίζηαζε: α. Σηελ πξαγκαηηθή κνξθή ηεο, β. θαη γ. ηξόπνη ζπκβνιηζκνύ ηεο ζην θύθισκα.

Υπώμα

Μαύπο

Καθέ

Κόκκινο

Ποπηοκαλί

Κίηπινο

Ππάζινο

Μπλε

Βιολεηί

Γκπι

Λεςκό

Οη ηηκέο ησλ αληηζηάζεσλ παξηζηάλνληαη πάλσ ζηηο αληηζηάζεηο κε βάζε ηνλ θώδηθα ρξσκάησλ πνπ θαίλεηαη ζηνλ πίλαθα 1.1. Τν πξώην ρξώκα από ηα αξηζηεξά είλαη ην πξώην ςεθίν, ην δεύηεξν ρξώκα ην δεύηεξν ςεθίν θαη ην ηξίην νη αξηζκνί ησλ κεδεληθώλ ηεο ηηκήο ηεο αληίζηαζεο. Τν ηέηαξην ρξώκα ζην δεμηό άθξν δειώλεη ηε δηαθύκαλζε (αθξίβεηα) ζηελ ηηκή ηεο αληίζηαζεο. Τα ρξώκαηα πνπ ρξεζηκνπνηνύληαη είλαη ηα αζεκί, ρξπζαθί, θόθθηλν θαη θαθέ γηα δηαθπκάλζεηο ±10%, ±5%, ±2% θαη ±1% αληίζηνηρα. Πίνακαρ 1.1

Απιθμόρ

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Οη ηηκέο γηα αληηζηάζεηο κηθξόηεξεο ησλ 10Ψ δελ κπνξνύλ λα παξαζηαζνύλ κε ηνλ παξαπάλσ θώδηθα ρξσκάησλ. Δδώ ρξεζηκνπνηνύληαη θαη δύν άιια ρξώκαηα σο ηξίην ζηε ζεηξά ρξώκα ην ρξπζαθί ή ην αζεκί, πνπ πνιιαπιαζηάδνπλ ηα δύν πξώηα ρξώκαηα κε 0.1 θαη 0.01 αληίζηνηρα. Δπνκέλσο, κε βάζε ηα παξαπάλσ, ε αληίζηαζε πνπ θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.3(α) έρεη ηα ρξώκαηα θαθέ, καύξν, θόθθηλν, άξα ηηκή 1.000Ψ ή 1Κ, θαη δηαθύκαλζε ρξπζαθί, άξα ±5%. Δάλ ε αληίζηαζε είρε ηα ρξώκαηα θόθθηλν, θόθθηλν, πνξηνθαιί θαη ζηελ άιιε άθξε θαθέ, ηόηε ε ηηκή ηεο ζα ήηαλ 22.000Ψ ή 22ΚΨ ή απιώο 22Κ κε δηαθύκαλζε ±1%. Υπάξρνπλ δύν ζεηξέο αληηζηάζεσλ ε E1 θαη ε Δ2 κε ζπγθεθξηκέλεο ηηκέο. Γηα παξάδεηγκα, ε E2 πνπ είλαη θαη ε πιένλ εύρξεζηε ζεηξά έρεη ηηκέο 10, 12, 15, 18, 22, 27, 33, 39, 47, 56, 68, 82... θαη πνιιαπιάζηα ή ππνπνιιαπιάζηα απηώλ κε δηαθύκαλζε Γ. Πνγαξίδε

3

Κεθάιαην I ±10. Οη αληηζηάζεηο πνπ έρνπλ κόλν κία καύξε γξακκή ζηε κέζε είλαη ζηελ νπζία βξαρπθπθιώκαηα (αληίζηαζε 0Ψ) θαη ρξεζηκνπνηνύληαη γηαηί βνιεύνπλ ζηελ θαηαζθεπή ησλ θαξηώλ ηππσκέλσλ θπθισκάησλ. Σηηο πεξηζζόηεξεο εθαξκνγέο νη απαηηήζεηο ζε θαηαλάισζε ηζρύνο ζηηο αληηζηάζεηο θπκαίλνληαη κεηαμύ 0W θαη 0.5W. Σε πεξίπησζε πνπ ε απαίηεζε είλαη κεγαιύηεξε πξέπεη λα επηιεγεί αληίζηαζε κεγάιεο ηζρύνο, όπσο απηή πνπ θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.4.

5W 0.01Ω J MEC-C88

΢σήμα 1.4 Αληίζηαζε ηζρύνο 0.01Ψ/5W. Οη αληηζηάζεηο κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε ζεηξά θαη παξάιιεια, όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.5.

R1 R1

R2

10K

10K

R2

R

R

20K

5K

΢σήμα 1.5 Γύν αληηζηάζεηο: α. Σε ζεηξά, β. Παξάιιεια. Ζ ηηκή ησλ δύν αληηζηάζεσλ ζε ζεηξά δίλεηαη από ηελ εμίζσζε:

R  R1  R2  10 K  10 K  20 K Ζ ηηκή ησλ δύν αληηζηάζεσλ παξάιιεια δίλεηαη από ηελ εμίζσζε:

R  R1  R2 /( R1  R2 )  10 K  10 K / 10 K  10 K  100 K / 20 K  5 K Οη αληηζηάζεηο ζε ζεηξά κπνξνύλ λα ρξεζηκνπνηεζνύλ θαη σο δηαηξέηεο ηάζεο, όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.6. Σηελ πεξίπησζε απηή ε ηάζε εμόδνπ VOUT, πνπ είλαη ε ηάζε ζηα άθξα ηεο R2, ζα πξνθύπηεη από ηελ εμίζσζε:

VOUT  VIN  R2 / R1  R2 θαη εθόζνλ ππνηεζεί όηη νη αληηζηάζεηο R1 θαη R2 είλαη ίζεο, ηόηε VOUT=VIN/2.

4

Δλζσκαησκέλα ΢πζηήκαηα – Ο κηθξνειεγθηήο AVR

Δηζαγσγή ζηα ειεθηξνληθά Γεληθά, όηαλ κηα ηάζε εηζόδνπ VIN εθαξκόδεηαη ζηα άθξα m ίζσλ αληηζηάζεσλ R ζε ζεηξά, ηόηε ε ηάζε ζηα άθξα θάζε αληίζηαζεο R ζα είλαη VR=VIN/m.

VIN

R1

10K

VOUT

R2

10K

΢σήμα 1.6 Οη αληηζηάζεηο σο δηαηξέηεο ηάζεο. Οη αληηζηάζεηο εθηόο από πεξηνξηζηέο ξεύκαηνο κπνξνύλ λα ρξεζηκνπνηεζνύλ θαη σο αληηζηάζεηο αλαξξίρεζεο (Pull-Up ή Pull-Down), πξνθεηκέλνπ λα νδεγήζνπλ κηα γξακκή ζε θάπνηα δεδνκέλε ηάζε. Δάλ ζηελ εθαξκνγή ρξεηάδνληαη πνιιέο αληηζηάζεηο αλαξξίρεζεο, ηόηε κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί έλα παθέην αληηζηάζεσλ SIL, πνπ έρεη νινθιεξσκέλε κνξθή θαη εκπεξηέρεη 8 αληηζηάζεηο θαη 10 αθίδεο. Ζ κία αθίδα είλαη θνηλή γηα όιεο ηηο αληηζηάζεηο θαη νδεγείηαη ζηελ ηάζε ηξνθνδνζίαο θαη νη άιιεο αθίδεο κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζηηο γξακκέο ηνπ θπθιώκαηνο πνπ ρξεηάδεηαη λα αλαξξηρεζνύλ ζηελ ηάζε ηξνθνδνζίαο ή ζηε γε. Μηα ηέηνηα ρξήζε ησλ αληηζηάζεσλ SIL θαίλεηαη ζην ζρήκα 3.20. Σην ζρήκα 1.7 θαίλεηαη κηα αληίζηαζε αλαξξίρεζεο θαη έλαο δηαθόπηεο ώζεζεο. Σηελ πεξίπησζε απηή θαη γηα όζν ν δηαθόπηεο είλαη αλνηθηόο ην θύθισκα παξακέλεη αλνηθηό, θαλέλα ξεύκα δελ ξέεη δηακέζνπ ηεο αληίζηαζεο θαη επνκέλσο δελ ππάξρεη πηώζε ηάζεο πάλσ ζηελ αληίζηαζε. Άξα ε ηάζε VOUT=5V. Όηαλ σζεζεί ν δηαθόπηεο θαη θιείζεη ην θύθισκα, ην ξεύκα πνπ ζα ξεύζεη δηα κέζνπ ηεο αληίζηαζεο ζα πξνθαιέζεη πηώζε ηάζεο πάλσ ζηελ αληίζηαζε ίζε κε 5V θαη επνκέλσο ε ηάζε VOUT=0V. Τν θύθισκα απηό κπνξεί λα ρξεζηκνπνηεζεί γηα ηελ νδήγεζε κηαο εηζόδνπ ζε κία από ηηο δύν θαηαζηάζεηο 5V θαη 0V.

4.7K

R

5V

VOUT Γιακόπηηρ ώθηζηρ

΢σήμα 1.7 Γηαθόπηεο ώζεζεο θαη αληίζηαζε αλαξξίρεζεο.

Γ. Πνγαξίδε

5

Κεθάιαην I Οη κεηαβιεηέο αληηζηάζεηο, γλσζηέο σο πνηελζηόκεηξα, είλαη κεραληθέο ζπληζηώζεο, όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.8(α), πνπ επηηξέπνπλ ζην ρξήζηε λα ξπζκίδεη ρεηξνθίλεηα θάπνηα αληίζηαζε κέζα ζην θύθισκα θαη παξηζηάλνληαη ζην θύθισκα κε ηνλ ηξόπν πνπ δίλεηαη ζην ζρήκα 1.8(β). Μπνξνύλ λα ρξεζηκνπνηεζνύλ είηε σο δηαηξέηεο ηάζεο, όηαλ ζπλδένληαη κε ηνλ ηξόπν πνπ θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.9(α), είηε σο πεξηνξηζηέο ξεύκαηνο όηαλ ζπλδένληαη κε ηνλ ηξόπν πνπ παξηζηάλεη ην ζρήκα 1.9(β).

(α) Ακποδέκηηρ 1 P

Μεζαία λήτη

Ακποδέκηηρ 2

(β) ΢σήμα 1.8 Τν πνηελζηόκεηξν α. Σηε κεραληθή κνξθή ηνπ, β. Σε παξάζηαζή ηνπ ζην θύθισκα.

VIN

VCC P R

330Ω

P

VOUT

(α) (β) ΢σήμα 1.9 Τν πνηελζηόκεηξν ζπλδεδεκέλν σο: α. Γηαηξέηεο ηάζεο, β. Πεξηνξηζηήο ξεύκαηνο.

6

Δλζσκαησκέλα ΢πζηήκαηα – Ο κηθξνειεγθηήο AVR

Δηζαγσγή ζηα ειεθηξνληθά

1.1.3 Οι πςκνυηέρ Φσξεηηθόηεηα νξίδεηαη ε ηθαλόηεηα ελόο ππθλσηή λα απνζεθεύεη θνξηίν. Μεγάιε ρσξεηηθόηεηα ζεκαίλεη απνζήθεπζε πεξηζζόηεξνπ θνξηίνπ. Ζ ρσξεηηθόηεηα ζπκβνιίδεηαη ζηηο εμηζώζεηο κε ην γξάκκα C θαη κεηξηέηαη ζε Farad, κε κνλάδα κέηξεζεο ην F. Έλα Farad είλαη πνιύ κεγάιε ρσξεηηθόηεηα, έηζη νη ππθλσηέο έρνπλ ρσξεηηθόηεηεο πνπ εθθξάδνληαη ζε ππνπνιιαπιάζηα ηνπ F, όπσο pF (=10-12 F), nF (=10-9 F), κF (=106 F). Οη ππθλσηέο ρσξίδνληαη ζε δύν θαηεγνξίεο: ζηνπο ππθλσηέο κε πνιηθόηεηα θαη ζηνπο ππθλσηέο ρσξίο πνιηθόηεηα. Σηνπο ππθλσηέο κε πνιηθόηεηα αλήθνπλ νη ειεθηξνιπηηθνί ππθλσηέο θαη νη ππθλσηέο ηαληαιίνπ, πνπ θαίλνληαη ζην ζρήκα 1.10 (α) θαη 1.10(β) αληίζηνηρα, θαη θπθισκαηηθά παξηζηάλνληαη κε ηνλ ηξόπν πνπ δίλεηαη ζην ζρήκα 1.10(γ). Οη ειεθηξνιπηηθνί ππθλσηέο θπθινθνξνύλ ζε δύν κνξθέο. Οη αμνληθνί έρνπλ ηνπο αθξνδέθηεο ηνπο έλαλ από θάζε πιεπξά, θαηά κήθνο ηνπ άμνλα ελώ ν αθηηλσηνί έρνπλ ηνπο αθξνδέθηεο ηνπο από ηε κηα πιεπξά, όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.10(α). Σε θάζε πεξίπησζε έρνπλ θαζαξά ζεκεησκέλε πάλσ ηνπο ηελ ηηκή ηνπο ζε κF, ηε κέγηζηε ηάζε πνπ κπνξεί λα εθαξκνζηεί ζηα άθξα ηνπο θαη ηελ πνιηθόηεηα ησλ αθξνδεθηώλ ηνπο. Φξεζηκνπνηνύληαη ζπλήζσο σο ππθλσηέο απόδεπμεο ζηα ηξνθνδνηηθά. Ζ ηηκή ηνπο θπκαίλεηαη από 0.1κF έσο θαη κεξηθά F ζε θάπνηεο εηδηθέο πεξηπηώζεηο. Ζ κέγηζηε ηάζε πνπ κπνξνύλ λα δερηνύλ ζηα άθξα ηνπο κπνξεί λα μεθηλά από πνιύ ρακειά (6V). Σε θάζε πεξίπησζε εάλ ε απαηηνύκελε από ηελ εθαξκνγή κέγηζηε ηάζε δελ είλαη γλσζηή, ρξεηάδεηαη λα επηιέγεηαη ππθλσηήο κε κέγηζηε ηάζε ίζε ηνπιάρηζηνλ κε ηελ ηάζε ηξνθνδνζίαο ηνπ θπθιώκαηνο. Ζ επηινγή ησλ 25V σο κέγηζηεο ηάζεο είλαη ινγηθή γηα ηα πεξηζζόηεξα θπθιώκαηα πνπ ιεηηνπξγνύλ κε κπαηαξίεο.

(α)

(β)

(γ) ΢σήμα 1.10 α. Ζιεθηξνιπηηθνί ππθλσηέο, β. Ππθλσηέο ηαληαιίνπ, γ. Κπθισκαηηθή παξάζηαζε ππθλσηή κε πνιηθόηεηα. Ζ ζύλδεζή ηνπο πξέπεη πάληα λα γίλεηαη κε ηε ζσζηή πνιηθόηεηα δηαθνξεηηθά ζα

Γ. Πνγαξίδε

7

Κεθάιαην I εθξαγνύλ. Οη ειεθηξνιπηηθνί ππθλσηέο δελ θεκίδνληαη γηα ηε κεγάιε αθξίβεηά ηνπο. Σηελ πξαγκαηηθόηεηα ε δηαθύκαλζε ζηελ ηηκή ηνπο κπνξεί λα είλαη ηεο ηάμεο ηνπ ±20% θαη κεγαιύηεξε, πνπ κεγαιώλεη κε ην ρξόλν ρξήζεο ηνπο. Απηό επηβάιιεη ηελ αληηθαηάζηαζή ηνπο έπεηηα από θάπνην ρξνληθό δηάζηεκα. Ζ ξαγδαία εμέιημε ηεο ηερλνινγίαο, πνπ, κεηαμύ άιισλ, ζπληέιεζε ζην ζρεηηθά κηθξό ρξόλν δσήο ησλ ελζσκαησκέλσλ ζπζηεκάησλ, αθπξώλεη ζηελ νπζία ηελ αλάγθε αληηθαηάζηαζήο ηνπο. Οη ππθλσηέο ηαληαιίνπ έρνπλ θαη απηνί πνιηθόηεηα θαη ρακειέο ηάζεηο ιεηηνπξγίαο, όπσο θαη νη ειεθηξνιπηηθνί. Δίλαη πην αθξηβνί θαη κε ζρεηηθά κηθξό κέγεζνο. Ζ ρσξεηηθόηεηά ηνπο θπκαίλεηαη από 0.1κF έσο κεξηθέο εθαηνληάδεο κF. Δπηιέγνληαη εθεί όπνπ ρξεηάδνληαη ππθλσηέο κηθξνύ κεγέζνπο θαη κεγάιεο ρσξεηηθόηεηαο. Οη ζύγρξνλνη ππθλσηέο ηαληαιίνπ, όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.10(β), έρνπλ επδηάθξηηα γξακκέλε πάλσ ηνπο ηελ πνιηθόηεηα θαη ηε ρσξεηηθόηεηα, θάηη πνπ δελ ζπλέβαηλε κε ηνπο παιηόηεξνπο, ησλ νπνίσλ ε ηηκή εμαγόηαλ από έλαλ θώδηθα ρξσκάησλ, όπσο θαη ζηηο αληηζηάζεηο. Οη ππθλσηέο ρσξίο πνιηθόηεηα, πνπ θαίλνληαη ζην ζρήκα 1.11(α) θαη παξηζηάλνληαη ζηα θπθιώκαηα κε ηνλ ηξόπν πνπ δείρλεη ην ζρήκα 1.11(β), έρνπλ ρακειή ρσξεηηθόηεηα θαη αληνρέο ζε ηάζεηο κεγαιύηεξεο ησλ 50V θαη ζπλήζσο πάλσ από 250V.

(α) (β) ΢σήμα 1.11 α. Ππθλσηέο ρσξίο πνιηθόηεηα, β. Κπθισκαηηθή παξάζηαζε ππθλσηή ρσξίο πνιηθόηεηα. Γηα ηελ αλαγξαθή ησλ ηηκώλ ηνπο ρξεζηκνπνηνύλ δηάθνξεο κεζόδνπο. Έηζη, γηα παξάδεηγκα, ην γξάκκα M ζηνλ πξώην από ηα αξηζηεξά ππθλσηή ζεκαίλεη κF, επνκέλσο ε ηηκή ηνπ είλαη 0.1κF. Ο δεύηεξνο ππθλσηήο ρξεζηκνπνηεί θώδηθα ρξσκάησλ ίδην κε εθείλν ησλ αληηζηάζεσλ. Τα ηξία πξώηα ρξώκαηα δίλνπλ ηελ ηηκή ηνπ ζε pF, ην ηέηαξην ηε δηαθύκαλζε θαη ην πέκπην ηε κέγηζηε επηηξεπηή ηάζε πνπ κπνξεί λα εθαξκνζηεί ζηα άθξα ηνπ. Έηζη, ν ππθλσηήο απηόο έρεη ηηκή 10.000pF ή 10nF ή 0.01κF. Τα δύν ηειεπηαία ρξώκαηα κπνξνύλ λα αγλνεζνύλ. Σηνλ ηξίην ππθλσηή ηα ρξώκαηα έρνπλ αληηθαηαζηαζεί κε ηνπο αληίζηνηρνπο αξηζκνύο. Δπνκέλσο, ε ηηκή ηνπ ζα είλαη 1.000pF ή 1nF. Οη ππθλσηέο κπνξνύλ λα ζπλδεζνύλ ζε ζεηξά θαη παξάιιεια, όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.12. Οη ζρέζεηο πνπ δίλνπλ ηηο ρσξεηηθόηεηεο ησλ ηζνδύλακσλ ππθλσηώλ είλαη αθξηβώο νη αληίζεηεο από εθείλεο ησλ αληηζηάζεσλ. Έηζη, ε ρσξεηηθόηεηα ησλ δύν ππθλσηώλ ζε ζεηξά δίλεηαη από ηε ζρέζε:

C  C1  C 2 /( C1  C 2 )  1F  1F / 1F  1F  1F / 2F  0.5F θαη ε ρσξεηηθόηεηα ησλ δύν ππθλσηώλ ζε ζεηξά πξνθύπηεη από ηε ζρέζε: 8

Δλζσκαησκέλα ΢πζηήκαηα – Ο κηθξνειεγθηήο AVR

Δηζαγσγή ζηα ειεθηξνληθά

C  C1  C 2  1F  1F  2F C1 1μF

C1 1μF C2 1μF

C2 1μF

C1 0.5μF

C1 2μF

(α) ΢σήμα 1.12 Γύν ππθλσηέο: α. Σε ζεηξά, β. Παξάιιεια.

(β)

Όηαλ ζπλδπάδνληαη έλαο ππθλσηήο θαη κηα αληίζηαζε πξνθύπηνπλ θάπνηα θπθιώκαηα πνπ νλνκάδνληαη θπθιώκαηα RC, ην νπνία παξνπζηάδνπλ ελδηαθέξνληα ραξαθηεξηζηηθά. Σην ζρήκα 1.13 παξηζηάλεηαη έλα ηέηνην θύθισκα.

V

R

V(Volt)

C 37%

t

Υπόνορ η

(α) (β) ΢σήμα 1.13 α. Κύθισκα αληίζηαζεο θαη ππθλσηή παξάιιεια, β. Κακπύιε εθθόξηηζεο ηνπ ππθλσηή. Όηαλ εθαξκνζηεί ηάζε ζηα άθξα ηνπ θπθιώκαηνο, ν ππθλσηήο ζα θνξηηζηεί ζηελ ηηκή ηεο. Όηαλ ε ηάζε απηή απνκαθξπλζεί, ν ππθλσηήο ζα εθθνξηηζηεί δηακέζνπ ηεο αληίζηαζεο R, ζύκθσλα κε ηελ θακπύιε εθθόξηηζεο πνπ θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.13(β) θαη δείρλεη ηε κεηαβνιή ηεο ηάζεο ζηα άθξα ηνπ ππθλσηή θαηά ηελ εθθόξηηζή ηνπ σο ζπλάξηεζε ηνπ ρξόλνπ. Ζ ηηκή ηνπ ρξόλνπ t πνπ αληηζηνηρεί ζην 37% ηεο κέγηζηεο ηηκήο ηεο ηάζεο V νλνκάδεηαη ζηαζεξά ρξόλνπ ηνπ θπθιώκαηνο RC θαη πξνθύπηεη από ηε ζρέζε: t  RC Έηζη, έλα θύθισκα κε ηηκέο R=10K θαη C=100κF ζα έρεη ζηαζεξά ρξόλνπ ίζε κε 1sec. Σην θύθισκα ηνπ ζρήκαηνο 1.14, ε εθαξκνγή ηεο VIN ζα πξνθαιεί ηε θόξηηζε ηνπ ππθλσηή δηακέζνπ ηεο αληίζηαζεο R. Ζ αληίζηαζε R, όκσο, ζα πεξηνξίδεη ην ξεύκα Γ. Πνγαξίδε

9

Κεθάιαην I θόξηηζεο ηνπ ππθλσηή θαη επνκέλσο θαη ην ξπζκό θόξηηζήο ηνπ, ν νπνίνο αθνινπζεί ηελ θακπύιε θόξηηζεο πνπ παξηζηάλεηαη ζην ζρήκα 1.14(β). Ζ ζηαζεξά ρξόλνπ ηνπ θπθιώκαηνο απηνύ είλαη ν ρξόλνο πνπ ρξεηάδεηαη ν ππθλσηήο λα θνξηηζηεί ζην 63% ηεο ηηκήο ηεο ηάζεο εηζόδνπ VIN θαη δίλεηαη από ηελ ίδηα κε ην πξνεγνύκελν θύθισκα ζρέζε. Παξαηεξείηαη όηη ην θύθισκα απηό αθήλεη λα πεξάζνπλ νη ρακειέο ζπρλόηεηεο ελόο ζήκαηνο ζρεηηθά εύθνια, ελώ δελ ηζρύεη ην ίδην γηα ηηο πςειέο ζπρλόηεηεο ζηηο νπνίεο παξέρεη ζρεηηθά εύθνιε δίνδν ζηε γε. Δπνκέλσο, ην θύθισκα απηό ζα κπνξνύζε λα ρξεζηκνπνηεζεί σο έλα ρακεινπεξαηό θίιηξν, πξνθεηκέλνπ λα απνκαθξύλεη αλεπηζύκεηεο πςειέο ζπρλόηεηεο πνπ ηπρόλ έρνπλ επηθαζήζεη ζε θάπνην ζήκα ρακειήο ζπρλόηεηαο.

VIN

R

V(Volt)

VOUT

VIN 63%

C

t

Υπόνορ η

(α) (β) ΢σήμα 1.14 α. Κύθισκα αληίζηαζεο θαη ππθλσηή, β. Κακπύιε θόξηηζεο ηνπ ππθλσηή. Σην θύθισκα ηνπ ζρήκαηνο 1.15 θαίλεηαη έλαο ηξίηνο ζπλδπαζκόο RC πνπ ιεηηνπξγεί σο έλα πςεπεξαηό θίιηξν αθήλνληαο κε ζρεηηθή επθνιία λα πεξάζνπλ ηα ζήκαηα πςειώλ ζπρλνηήησλ, ελώ ηαπηόρξνλα εκπνδίδεη ηα ζήκαηα ρακειώλ ζπρλνηήησλ θαη απαγνξεύεη απόιπηα ηε δηέιεπζε ηεο ζπλερνύο ζπληζηώζαο. Γηα ην ιόγν απηό θαη ν ππθλσηήο ηνπ θπθιώκαηνο νλνκάδεηαη θαη ππθλσηήο κπινθαξίζκαηνο (Blocking Capacitor).

C

VIN

VOUT

R

΢σήμα 1.15 Έλα πςεπεξαηό θίιηξν.

1.1.4 Σα πενία Τα πελία είλαη ηπιίγκαηα από αγώγηκν ζύξκα, όπσο θαίλεηαη ζην ζρήκα 1.16(α) 10

Δλζσκαησκέλα ΢πζηήκαηα – Ο κηθξνειεγθηήο AVR