Комментарии 161
А в чем смысл такого тестового если есть десятки-сотни готовых датчиков работающих по шинам типа i2c / 1wire итд, и за разработкой которых давно посидели инженеры.
Несомненно, задание интересное, но какие аспекты нанимаемого спеца оно должно раскрыть, если в общем итоге никто не будет это все городить в реальном устройстве вместо простого цифрового датчика которому в худшем случае надо конденсатор по питанию и резистор на пин данных.
Вопрос не к автору статьи а скорее к яндексу.
В аналоговой схемотехника каждый уровень знаний и опыта делает свои ошибки/изгалятельства.
В аналоговой схемотехника каждый уровень знаний и опыта делает свои ошибки/изгалятельства.
Хороший коммент. Наверное применим для любого уровня компетенции в любой теме. К примеру в шахматах, если соберется компания, где все примерно рейтинга 1000 по chess.com, и будут обсуждать какую-нибудь позицию, то быстро придут к консенсусу как надо играть. Потом придет чел с рейтингом 2000 и скажет - ну и бред же несете господа, здесь все не так. Подтянутся еще 2000 и быстро придут к консенсусу, что надо играть по-другому. Потом придет чел с рейтингом 3000 и скажет - ну и бред же несете господа, здесь все не так. Подтянутся еще 3000 и придут к консенсусу, правду уже не быстро, понимают, что есть еще Магнус.
Я себя ощущаю в этой теме как примерно 1000 рейтинга, но догадываюсь, что придет какой-нибудь 2000 и отморозит что-нибудь в стиле - а с чего вы взяли, что на выходе нельзя получить чистый ноль без дополнительного отрицательного питания? Ну да, транзистор выходной в насыщении не дает нам ноль. Ну так не ставьте транзистор, поставьте резистор, статейку на эту тему почитайте "TI Precision Designs: Verified Design.
High-Side Voltage-to-Current (V-I) Converter"
Шахматистов с рейтингом 3000 не существует)) биологических.
Рейтинги разные бывают. В комменте явно указано - рейтинг по chess.com, не lichess.com, не FIDE rating.
Как мне кажется, основная идея в том, чтобы кандидат подумал именно над аналоговой частью
Хотите сказать, что на тестовые задания надр давать задачи, которые пойдут в производство?
Как раз дать базовое задание разумнее. Про него многое мзвестно и можно проверить на бумаге.
В реальной жизни никто, конечно же, простой цифровой датчик вместо PT1000 не поставит. Скорее схемотехник поищет специализированный АЦП для резистивных датчиков. Ну а задание на то и тестовое, что бы раскрыть навыки схемотехника, а не навыки поиска по параметрам на mouser, digikey итд.
Нормальное тестовое задание, на 20 минут. В условии никто не просил компенсировать провода, да и вообще делать схему точной. Там просили растянуть шкалу. Это делается в 4 резистора и один оу. И посчитать всякое для нее, но это тоже несложно.
Вот тоже не понял, зачем пытаться вытянуть такую точность аналоговыми методами. Мост Уитстона + дифференциальный усилитель на ОУ (или сразу инструментальный ОУ, надо смотреть, что выгоднее) - все, этого достаточно что бы покрыть полный диапазон с адекватной погрешностью (считать лень, но в 2% уложиться легко). Смещение нуля? Ну ок, чуть-чуть отойдем от тз, сделаем смещение в 50мв, все равно АЦП не любят значения около границ диапазонов, а дальше цифровой обработкой скомпенсировать. 3.3В не идеальные? А нам какая разница, АЦП скорее всего в качестве референса их и использует, поэтому должно быть безразлично, какое там абсолютное значение.
А в чем смысл такого тестового если есть десятки-сотни готовых датчиков работающих по шинам типа i2c / 1wire итд, и за разработкой которых давно посидели инженеры.
А попробуйте передать на некоторое расстояние (метров 50) чистый цифровой сигнал с этих датчиков в контроллер, в промышленных условиях, особенно если эта линия соприкасается с силовыми коммуникациями, а строить отдельные магистрали для слаботочки, это тоже тот еще квест + как ни крути если токовую петлю 4-20мА я могу передать, по "любому" проводу практически на "любое" расстояние, то в случае i2c / 1wire и даже RS-485, требования более кучерявые и в плане исполнения и в плане стоимости... :)
И еще один нюанс, так сказать вишенка на торте, точность этих интегральных датчиков не идет ни в какое сравнение с теми же самыми PT100/1000, это я даже не говорю про диапазоны температур которые нужно контролировать в промышлености от глубоких минусов, до сотен и даже тысяч градусов, где только термопары работают, а интегральные-цифровые, это -50С - +100C и всё! :)
Простейшая дифпара с дифференцированием сигнала на выходе, особенно с экраном, позволит передавать цифровой сигнал на любое расстояние, пока напряжение 0 и 1 не затухнет. А вот передать аналоговый сигнал с датчика на 40 метров - это уже из разряда "практически невозможно".
А вот передать аналоговый сигнал с датчика на 40 метров - это уже из разряда "практически невозможно"
Ну так то да, тока кто же передает сигнал сразу с датчика на 40 метров?, его сначала заводят в нормирующий преобразователь (может находится непосредственно в головке датчика или в паре метров от него в шкафу), который из него делает 4-20мА, а потом на любое расстояние, хоть на километр и потом я же не веду речь о промышленных датчиках и термопарах, я про интегральные датчики, где он совмещен вместе чипом, который дает готовый цифровой сигнал на выходе, вот вы этот сигнал без посредников, передайте на сколь значимое расстояние в условиях мощных индустриальных помех... :)
Хотя я видел что сигнал с термопары передают на самописец на метров 30, но там специальный термопарный провод и он не имеет такой гибкости как например тот же самый МКЭШ и полярность подключения к этому проводу нужно соблюдать и для разных термопар он разный и стоимость этого провода отнюдь не гуманная... :)
Простейшая дифпара с дифференцированием сигнала на выходе, особенно с экраном, позволит передавать цифровой сигнал на любое расстояние, пока напряжение 0 и 1 не затухнет.
Экран это фактор удорожания и не всегда он поможет, если сигнал это вольты, а не ток! Можно конечно передать и вольты, но для этого нужно строить отдельную линию не соприкасающуюся с силовыми коммуникациями, к тому же прогружать ее на концах, что бы все таки в линии тёк хоть какой то значимый ток...
А вот передать аналоговый сигнал с датчика на 40 метров - это уже из разряда "практически невозможно".
И что конкретно невозможного в 4-20 мА на 40 метров?
Простейшая дифпара с дифференцированием сигнала на выходе, особенно с экраном, позволит передавать цифровой сигнал на любое расстояние, пока напряжение 0 и 1 не затухнет.
Под это описание подходит голая 485. Для описанных выше условий этого мало.
Простейшая дифпара с дифференцированием сигнала на выходе, особенно с экраном, позволит передавать цифровой сигнал на любое расстояние, пока напряжение 0 и 1 не затухнет.
Много ли вы лично имели дела с подобным цифровым (чуть не написал "цирковым) сигналом?
Во-первых, не особенно с экраном, а только с экраном. Во-вторых, весь мой практический опыт работы с промышленными объектами говорит, что подобный сигнал это 99% геморрой. В то время, как 4..20 мА - 0% геморроя.
У токовой петли , тоже есть ограничение, при росте длинны проводов возрастает сопротивление проводов , а сопротивление датчика фиксировано, и точность падает. Плюс ещё температурные коэффициент учитывать в этом случае нужен.
Не совсем понимаю, что значит точность падает в токовой петле 4-20мА? На сколько мы знаем, ток на любом участке цепи одинаковый, если нет утечек или замыканий, а сопротивление проводов компенсируется их толщиной, на 50 метров хватит и 0,35кв. а на км. можно заложить и 2,5кв. + повысить напряжение источника питания, но стоит учитывать что это просто провод, хоть МКЭШ, хоть банальный ШВВП, а вот для цифровой передачи, уже нужна или витуха, причем экранированая или специализированный кабель для этого предназначеный, но витуха все равно будет дешевле и прокладывать ее нужно отдельно... :)
Нежный сигнал от датчика нормируют в ток 4-20 мА на месте и потом передают уже этот сигнал далеко, сопротивление проводов тут не критично.
Вы говорите "в чём смысл решать тестовое задание"?
Тестовое задание оно не про практический смысл, оно про понимание уровня кандидата. И тут смысл очевиден, верно?
Да, тут в комментариях уже многие с «да мы просто цифровой датчик / RRIO / etc бахнем и всё готово» отсеялись с собеседования :)
Главное не переусердствовать, иначе кандидат начнет городить огромные бесполезные конструкции для аналоговых датчиков вливая в них кучу RND бюджета и меняя конечную стоимость устройства в большую сторону, вместо того что бы искать простые и оптимальные решения.
В роботах яндекса используются контроллеры моторов собственной разработки, чем VESC не угодил так и не понятно.
Переусложнение решения на ровном месте — тоже очевидный минус для собеседуемого.
Более того, между «не знаю ни теорию, ни практику» (а давайте вместо платины этой вашей цифровой датчик бахнем!) и «знаю много теории, но не практику» (а давайте тут в три этажа наворотим непонятно зачем!) нет какой-то принципиальной разницы: оба собеседуемых в первую очередь не понимают границ своих знаний, а значит, не смогут самостоятельно генерировать адекватные решения не только в рамках тестового задания, но и в реальной жизни.
Увидел уже много ваших комментариев и стало интересно, насколько переусложненно решение задачи в посте? Какие есть недостатки описанного подхода?
Вполне нормальное решение, в нём нет очевидного безумия, предположения в процессе сделаны вполне разумные (я не говорю, что в реальной задаче они будут такими же — но это не реальная задача, поэтому здесь применяется принцип разумности). Подход интересный, изложение последовательное, есть о чём поговорить.
Несколько избыточно описание в том смысле, что собеседующему всё детальное изложение хода мысли не нужно. Но это на самом деле не проблема, я бы попросил сразу промотать к финальному решению и тезисно пояснить его по кусочкам — а вот если какой-то тезис меня заинтересует, можно уже копнуть поглубже по нему.
Цифровой датчик - надо калибровать. Аналоговый, теоретически, полностью работает на алгебраических уравнениях и может дать точность "искаропки".
Цифровой I²C - череповато выносить с платы прибора.
Постоянные времени. Pt термистор - может быть сколь угодно мал.
Там где выживает Pt1000, не выживет ни один цифровой датчик. Плюс в важных местах надёжнее аналог, а не непонятная фигня.
Это в яндекс надо было отправлять, а не на хабр.
Чет мне кажется что для обычного бытового датчика это перебор. А если нет, вопрос термокомпенсации не раскрыт.
А что можно было бы добавить по вашему мнению?
В разделе трактования условий я указал, что лишь датчик расположен в зоне где температура варьируется от 0 до 100°С, считается, что вся остальная схема работает при комнатной температуре
Вот если бы кандидат начал говорить про термокомпенсацию (а также оценку погрешности, вызванной температурными характеристиками компонентов и, как следствие, необходимости этой термокомпенсации) - тогда бы получил 146% баллов за это задание.
Это нормальная практика, давать задачи на собеседования, которые в теории способны раскрыть не только минимальный уровень кандидата, но и больше.
Я так и не понял, почему нельзя для питания использовать двуполярный трансформаторный бп со стабилизаторами на необходимое напряжение.
Теоритически или практически?
Практически использование низкочастотного трансформатора говорит о том, что автор такого решения ничего не смыслит ни в технологичности производства, ни в себестоимости, ни в эрогномике и энергоэффективности.
В ТЗ об этом вообще ни слова
что за бред? Вы сами то хоть раз делали источник питания для прецизионных устройств, где надо нановольты, да пикоамперы, к примеру мерять ? В таких вещах иногда железный трансформатор, гораздо проще (дешевле) фильтруется и ЭМИ-совмещается, чем импульсные братья....
Нет, нановольты не мерил, а в местах, где были пикоамперы БП был заранее, и не мой. Но всё равно позволю себе вам не поверить - линия 220V настолько шумная/грязная, что помехи, пролезающие оттуда через трансформатор во-первых значительно менее предсказуемые, а во-вторых гораздо больше по амплитуде, чем пролезающие через высокочастотный ИБП с грамотно сконструированным фильтром.
Я вообще для таких вот измерителей сеть питания, даже освещения на рабочем столе, рассматриваю как самую значимую точку возникновения помех.
Всë ровно наоборот, недорогой импульсный БП создаëт значительно больше помех и в широком спектре
Недорогой импульсный БП создаёт огромное количество помех. Как вниз, для своего потребителя, так и вверх, по линии питания. И если бы низкочастотный трансформатор был хорошим методом их фильтрации было бы здорово, но увы, он фильтрует эти помехи плохо.
А так как наша питающая сеть просто кишмя кишит этими самыми дешевыми импульсными БП, то она очень грязная.
И поэтому, чтобы отфильтровать эти помехи на входе, у прецезионного современного оборудования ставят не дешевый блок питания на входе. А раз задача фильтровать ВЧ шум всё равно стоит, то смысл городить древний низкочастотный трансформатор с последующим громоздким выпрямителем и фильтром как на 50Hz, так и для соседних импульсников пропадает. Проще сразу захреначить недешевый импульсник и после отфильтровать как его собственный шум, так и шумы его менее качественных коллег.
Скажу больше. В вашем же устройстве для питания вычислителя будет стоять импульсный преобразователь.
Давайте вы вместо абстрактных рассуждений посмотрите спектр помех на выходе любого более-менее приличного импульсного БП (mean well, например) и такого же по мощности стандартного трансформаторного БП со стабом на 317\337, и учтёте разницу PSRR на 100Гц и 20КГц (условно) любого ОУ или АЦП.
А можно мы не будем обсуждать mean well в контексте измерительной аппаратуры? Вот вообще!
Я видел и лазал в масспектрометры, в измерительный каскад ЯМР спектрометров. И везде видел только импульсные БП, никогда не встречал трансформаторов. Это хай-энд серийно выпускаемых измерителей, хотя тут уже слово "серийно" не подходит - серии очень малы. Везде стоят блочки внешне очень напоминающие mean well, но внутри там визуально гораздо больше рассыпухи. Часто это Agilent (Keysight).
Это только внешне, внутри они будут очень сильно от минвела отличаться
OK, возьмите импульсный того производителя, который вам нравится
БП того производителя, который мне нравится и который используется в знакомых мне измерителях номинально на 500 ватт.
Можно я не буду городить схожий линейный БП с трансформатором?
Без нагрузки у импульсника шумов практически нет, так что измерение "вхолостую" тупо неинтересно.
Вот зачем обсуждать блок на 500 вт, кода речь о питании одного ацп и пары тройки ОУ?
Практически нет - это сколько? В дб от номинального напряжения. И с каким спектром?
Блин, я вам толкую, что в современной хай-энд измерительной аппаратуре не применяют грёбаных трансформаторов, и апелирую к тому, что видел в продакшене своими глазами.
А в мне говорите, что можно применить, и будет работать.
Да, можно!
Да, будет работать. Я сам видел измерительную аппаратуру до 90-х годов выпуска, где шли именно по этому пути. Но это не парвильно и несовременно. Так не делают сейчас. И на собеседовании предлагать устаревший подход к решению тестовой задачи не стоит.
500Вт... и прецизионные измерение... угу... угу... продакшен... в аналоге есть "в производстве", ITшную туфту там и оставьте. (или вы путаете, по наивности, и 500 Вт, это так сказать Rail питание какое-нить, там 48В или 12В, которое в паре метров от приборов стоит, в шкафе там каком-нить правильно заземленном... а от него уже поближе к приборам весело стоят еще несколько "правильных" небольших ИИП, с малоемкостной гальво-развязкой, плавными фронтами и т.д. )
Если вы что не видите это не значит во первых, что этого нет. А во вторых судя по рассуждением из прецизионного вы максимум что видели это, как вы сказали, нутрянки Agilent, и наверно осциллоф - но там ИИП дай бог на 50 Вт будут, а то и 10-20Вт. И это тоже специфические ИИП с кошмарным КПД, как вы сказали "не современными" размерами...
Вообще дико странный подход применять "современно" / "не современно" / "не правильно" к законам физики... это вам не фреймворки... они не меняются каждый год )))
Я вам открою страшную тайну: в любом импульсном гальванически развязанном от сети БП есть "Грёбаный Трансформатор" (С) , только работает он на значительно более высокой частоте, поэтому маленький по сравнению с сетевым.
Никто в здравом уме не будет делать транформаторный БП с линейным стабилизатором на 500Вт из за веса, габаритов и рассеивемого тепла, а в данном случае на единицы ватт -вполне. И речь вообще говоря шла не об этом, а о вашем утверждении, что линейный трансформаторный блок питания имеет на выходе уровень помех значительно больше, чем импульсный (как из сети, так и собственных)
И уж до кучи, я по работе имею дело с неисправностями различных устройств, от обычных мониторов до модульных сетевых коммутаторов и бродкаст ТВ аппаратуры, 90% отказов - импульсные БП или вторичные преобразователи.
Импулсный трансформатор работает на большей частоте, имеет большую межвитковую ёмкость. Но также после него ставят более тщательные фильтры. Которые отлично давят шумы в диапазоне от 10кГц до 2 МГц.
По причинам, озвученным нашим уважаемым @Gizma_2000обычные трансформаторы ставили (и даже сейчас иногда ставят всякие любители реконструкции/аудиофилы) в измерителную аппаратуру из-за простоты организации филтра.
90% отказов - импульсные БП или вторичные преобразователи.
Вы же помните эту шутку про каски? Где увеличено количество раненых в голову? Думаю у вас в статистике та же особенность. Как вы думаете, что бы горело в приборе, если бы импульсный БП и вторичные преобразователи выживали?
"Импулсный трансформатор работает на большей частоте, имеет большую межвитковую ёмкость" чего??? вы хоть сами поняли какую ахинею написали... бессвязный поток сознания... это тоже самое что сказать: О! лампочка такая же желтая как солнце и светится, значит она греет так же.... не лезьте в электронику, это не ваше... Вы вообще не понимаете как работает ни 50Гц трансформатор, ни трансформатор в ИИП.... Лайф хак: Что импульсный трансформатор, что 50Гц, одинаково можно сделать с очень маленькими емкостными связями...
ну тогда к чему разговор то, раз не делали то? Помехи не пролезают, а имеют вполне понятные физические пути. Если вы не знакомы с конструкциями трансформаторов с менее чем пико-фарадными емкостными связями между первичкой вторичкой, многостадийными экранными обмотками, правильным экранированием и отводом емкостных помех. То говорить, что железный трансформатор хуже импульсного - довольно смешно... Вы просто не в теме. А я вот делал не раз и свои же ИИП и сетевые("трансформаторные") ИП в многозвенной фильтрацией и каскадированием линейный стабов с уменьшением шумов. и ЭМИ даже от хорошо спроектированного ИИП давятся/отводятся/экранируются гораздо сложнее и менее предсказуемо...
Мне не понятны все пути помех. Если вам они понятны, то да, для вас я не в теме. Но, опять таки, боюсь, что тут как с крестами: чем больше с ними работаешь, тем больше убеждаешься, что ты их не знаешь.
раз вам не понятны, ни пути помех, и вы не разу сами не разрабатывали ни ИИП, ни даже трансформатор на 50 Гц. Откуда тогда такое рвение спорить с теми кто понимает и разрабатывал?
Оттуда, мой дорогой друг, что я видел не раз, где и как их применяют.
В современных высокотехнологичных приборах никто не делает так, как вы говорите. Дальше есть три варианта: или вы не правы, или все остальные разработчики не правы, или я не прав, и сейчас используют трансформаторные БП.
Давайте сходу отметём вариант что весь мир разрабатывает БП неверно. Из-за абсурдности.
Тогда или вы ошибаетесь, или существуют трансформаторные БП в современном оборудовании. И, момент истины: вы видели такое оборудование? Можете показать? Я - нет.
Угу, о чём и речь. Транс на десяток ватт с разнесёнными первичкой -вторичкой будет иметь проходную ёмкость десяток пик за счёт некоторой потери магнитной связи, что некритично. Зато избавляемся от мощного источника импульсных помех прямо на плате с диапазоном в десятки МГц, которые летят во всё вокруг.
Да он не понимает, как ИИП помехи производит. Все про частоты заладил... откуда ему знать, что дело не в них, а в колебательных контурах паразитных на выводов силовых элементов, на ПП, которые фронты переключения возбуждают, про разделение "чистых и грязных" земель, про минимизацию пути возвратных токов, и локальную фильтрацию этих путей ну и т.д.
А разве если поставить низкочастотный трансформатор на плату он не будет наводить импульсные помехи из сети на всё вокруг? Нет, я про фильтрацию входа знаю, но по опыту она спасает плохо. Неверно это. модуль питания в измерительной технике почти всегда отдельной платой стоит, часто в отдельном корпусе.
ICL7660 дешевле, чем трансформатор, занимает меньше места и даёт достаточно низкий уровень пульсаций. Т.е. вполне хороший вариант для двуполярного питания ОУ.
Сначала автор использовал источник тока в виде токового зеркала. Ок, подумал я, наверное, в задании есть ограничение, чтобы сделать все на дискретных элементах. Потом у нас появился даже не ОУ, а сразу инструментальник. Сомнительно, но окэй. А под конец - ИОН AD780.
Два вопроса:
Зачем надо было начинать с транзисторов? Это решение задания, или все же теория и ликбез?
Если все равно используются микросхемы (причем ни разу не простые ОУ, а ИОН и инструментальник), то почему не взять готовую микросхему для резистивных датчиков? У которой уже есть источник тока, возможность подключить 3 и 4-проводную схему, еще и термокомпенсация. И которая стоит дешевле 1к рублей.
Ну, первое бывает нужно чтобы сэкономить на втором, но тогда где обоснуй и прикид по шуму :-)
Основная цель была в разработке точной аналоговой части. Я зацепился за условие:
Мощность, рассеиваемая на Pt1000, не должна превышать 1 мВт.
Как на указатель того, что требуются действительно точные измерения. Безусловно в реальной жизни при требуемой небольшой точности городить все эти каскады не имеет смысла. И естественно можно было использовать один rail to rail операционник, но это было бы не так интересно. Касательно ваших вопросов:
Начинал с Зеркала тока, как с базовой схемы, которая не требует много элементов (всего 5 транзисторов SOT23 и 6 резисторов), далее уже развивал мысль, объясняя чем обоснован выбор. Инструментальник со встроенными резисторами (G=5 с точностью 0.02%) был использован для предусиления и минимизации ошибки на самом первом этапе измерения, с помощью обычного усилителя не получилось бы достичь такой точности. Опорный источник - аналогично, когда
В условии требуется именно согласовать выход с АЦП, т.е. готовое устройство с SPI/I2C (других я не нашел) на выходе использовать не выйдет:
Разработать схему согласования сенсора и АЦП так, чтобы температуре 0 °С соответствовало напряжение 0 В на входе АЦП, температуре 100 °С соответствовало 3 В
Я зацепился за условие: Мощность, рассеиваемая на Pt1000, не должна превышать 1 мВт. Как на указатель того, что требуются действительно точные измерения.
Думаю это ограничение мощности самого датчика. Применял как-то PT100 в металлическом корпусе размером с одноваттный резистор и был удивлен, что его довольно легко сжечь, подав единицы вольт или небольшим током заметно исказить измеряемую температуру. Вот пример из первого попавшегося даташита: Self – heating of sensor caused by passing current is 0,4 K / mW. Recommended values of measuring current are: 0,3 to 1,0 mA for 100 Ω, 0,1 to 0,7 mA for 500 Ω, 0,1 to 0,3 mA for 1000 Ω.
Я зацепился за условие: "Мощность, рассеиваемая на Pt1000, не должна превышать 1 мВт." Как на указатель того, что требуются действительно точные измерения.
Это не имеет отношения к точности. Это стандартное требование, для исключения саморазогрева датчика. Типовой ток для pt1000 1 мА. Можно было не указывать в условиях задания.
готовое устройство с SPI/I2C (других я не нашел) на выходе использовать не выйдет
Вот кстати, да. Был удивлен, что сходу не смог найти RTD-конвертер без встроенного АЦП.
Допишу свою мысль по поводу опорного источника, которую обрезал по ошибке. Когда под конец решения выясняется, что слабым звеном оказываются транзисторы, принимается решение их менять. Для того чтобы понять это, потребовалось построить всю систему и оценить ее погрешность.
Вы когда источник отрицательного напряжения делали, какую пульсацию на выходе прикидывали? Синус 10кГц? А почему синус, там переключаются конденсаторы, форма должна быть сложной, с гармониками (рисунок 14 даташита).
Если предполагается кабель и помехи вокруг, то полосу нужно резать не только на выходе, но и на входе инструментального усилителя. Желательно симметрично. В книжке " A Designer’s Guide to Instrumentation Amplifiers" есть глава "Reducing RFI Rectification Errors in In-Amp Circuits"
Предполагал да, кстати задал большую частоту, нежели описал, в реальности 1кгц.
Синус задал, чтобы не глубоко не уходить в теорию фильтрации. В любом случае емкости + линейный регулятор сгладят все ниже -2.3В. Также я не добавлял на схему конденсаторы по питанию к ОУ, которые в жизни будут присутствовать.
За книгу благодарю, она у меня как раз на очереди
Проведем AC - анализ, для этого используем источник напряжения V1 вместо R16. Подключим оба входа дифференциального усилителя к источнику. Взглянем на график Боде выходного каскада.
Полоса пропускания схемы - 275кГц, видно, что запас по фазе маловат (около 20 градусов), т.е схема может быть не устойчива. Для увеличения запаса увеличим емкость на выходе дифференциального усилителя до 6.8нФ, результат следующий:
У вас на схеме не видно, где находится точка (n015). Вы смотрите между генератором синуса v1 и входом АЦП? Разве тут имеет значение критерий устойчивости? У вас два отдельных каскада усиления. У них нет общей обратной связи.
Ваш подход к решению задачи впечатляет. Но в большинстве случаев это перебор)))
В описании вакансии:
Разрабатывали устройства захвата и передачи видеоданных, устройства с применением электроприводов (BLDC, шаговые двигатели и пр.), а также устройства на аккумуляторном питании, в том числе проектировали устройства заряда аккумуляторных батарей
<...>
Работали с языками описания аппаратуры (HDL)Умеете рассчитывать печатные антенны, проводить 3D-моделирование параметров антенн
Надо больше таких вакансий )))) Например, допустим, на фронтэндера как-нибудь так:
-Имели опыт работы с IMSL (International Mathematical and Statistical Library) на Фортране
-Знаете на достаточном уровне SQL (можете написать иерархический запрос в СУБД Oracle, вспомнив синтаксис по памяти)
-У вас есть портфолио коммерческих проектов на MS VB для Excel
-Программировали микроконтроллеры на ядре 8051 на ассемблере
Несколько лет назад коллега делал для Яндекса тестовое - лидар. Помню что там нужно было вгонять немалые токи в лазер и принимать отражение, кажется очень часто, что-то типа наносекундных импульсов фигурировало. Коллеге отказали, да и в Москву он не очень хотел ехать. Было бы интересно почитать разбор того задания, если кто-то из читающих сталкивался с ним.
Далеко идти не надо, вот статья на Хабре
Хм. В задании не вижу не требований по линейности, ни по термокомпенсации или компенсации сопротивления проводов. Посему всё решается одним недорогим операционником с Rail-to-Rail выходом и тремя резисторами. Если кто-то на тестовое задание по проектированию бумажного самолётика делает чертежи космического корабля, то это, конечно, здорово, но совершенно не нужно. PS. И да, а вы уверены, применяя двуполярное питание, что ADC переживёт появление отрицательного напряжения на входе?
Согласен, однако я использовал данную задачу для того, чтобы показать какие приемы можно использовать, чтобы добиться высокой точности. Давно хотел написать подобную статью, а тестовое от Яндекса удобно подходило под требования.
По поводу АЦП - диапазон температуры не предлагает уход ниже 0 вольт, если опускать этот момент, для входов АЦП потребуется защита, все верно. Если же напряжение уйдет в минус на пару милливольт с АЦП ничего не случится
Посему всё решается одним недорогим операционником с Rail-to-Rail выходом
Вот на очном собеседовании и начнём с обсуждения, как именно вы на RRIO ОУ на выходе 0 В получаете...
А заодно обсудим и необходимость точного нуля на выходе в соответствии с разрешением ADC. Не вижу причин для спора. Для построения минималистичной реальной схемы не хватает данных. Подход "полностью условия неизвестны, поэтому на всякий случай предусмотрим всё" имеет право на существование, но может увести в совершенно дикие дали.
В условиях задачи вам уже дан АЦП с входом от 0 В и жёсткое требование обеспечить сигнал от 0 В. Вполне вероятно, что собеседующий хочет послушать, есть ли у вас в голове понимание связанных именно с этим условием проблем и подходов к их решению.
Спорить с собеседующим о том, не надо ли пересмотреть данные им вам условия задачи, чтобы вам было проще её решать — плохая примета.
По этомиу опыт собеседований и реальные задачи имеют мало общего. Но берут тех кто прошел собеседования. По этому в реальных поделках имеем такие странные решения.
Тут урезать шкалу снизу на 0,1В самое простое и качественное решение. Вся эта лабуда для получения чистого нуля на выходе только ухудшает параметры конечного девайса.
С другой стороны я однажды делал ацп для датчика с двумя дифференциирующими операционниками (первая и вторая производные) только потому, что программист не мог их в цифре посчитать. А не мог он посчитать потому, что рп сказал макетировать на "ардуинах", а на ардуине вылез джиттер таймера, а прикладной программист эти ваши регистры и прерывания в гробу видал. Вишенкой на торте было то, что датчик по природе цифровой (в том смысле, что в нём уже сигнал оцифрован и обработан цифрой) и на выходе имел ЦАП. А цифровой не купили потому что надо быстрей-быстрей, а его ждать надо. Удивительно, но это работало.
А в бигтехе (не только, но в основном) в соседнем отделе может сидеть просто мудак который будет тебе из-за этого сокращения шкалы год мозги полоскать. Вот на совместимость с этими мудаками и проверяют.
Нет. Вас проверяют на то, осознаёте ли вы, что у такого требования может быть много других причин, кроме «да это просто мудак в соседнем отделе, а мне виднее, я ж инженер, а не мудак какой-то!».
Вы — не осознаёте.
Нет, разумеется он не мудак, а просто у него высокая загрузка и плотный график в танчиках.
По этому ты должен выдавать ему температуру строго в милливольтах с кратным 10 коэффициентами. Чтобы он выставил Vref=1.024 И пульнул данные с ацп сразу в индикатор одной командой (привет разработчикам индикатора).
Странно, что в задании нет второго выхода в фаренгейтах с такими же вводными.
В условиях задачи пропущены некоторые "малозначимые" детали. Точность и быстродействие (частота дискретизации). Которые могут кардинально поменять схемотехнику.
Собеседующему, возможно, хочется послушать, осознаёте ли вы отсутствие данных деталей (и каких именно, и как оцениваете их влияние на решение), а также дадите ли всё-таки ответ в рамках некоторых разумных допущений или придёте с «ну нет, я такую задачу решать не буду, тут недостаточно данных!» (и такие случаи бывают).
Сенсор температуры на основе Pt1000, где Rt = 1000 Ом при 0 °С, Rt = 1385 Ом при 100 °С. АЦП с входным диапазоном 0–3 В и эквивалентным входным сопротивлением не более 10 кОм.
По-моему мнению Вы необоснованно усложнили решение. Если не ошибаюсь, то в задании не задана погрешность измерения, нет разрядности АЦП, что делает бессмысленным расчет влияния длины проводов, колебания температуры, стабильности источников питания и т д. Поэтому решение должно быть максимально простое . А всеми влияниями мы пренебрегаем.
Решение может быть либо в виде пассивного делителя напряжения с компенсацией нуля, либо тоже самое, но на основе активного элемента( ОУ или транзистора).
А потом, блин, в реальных приборах видишь такие "тестовые задания". Вроде контроллера заряда одной банки Li-Ion внутри отвертки Bosch - 12 транзисторов, 21 резистор и 7 диодов. Вместо одной микросхемы размером пять миллиметров и ценой десять центов в розницу.
Скрытый текст
12 транзисторов, 21 резистор и 7 диодов. Вместо одной микросхемы размером пять миллиметров и ценой десять центов в розницу.
"ящик противогазов еще искать надо, а вентилятор у меня с прошлого проекта оставался..."© (точнее, в данном случае, наоборот - "ящик противогазов был, а вентилятор надо покупать")
Я тоже порой удивляюсь таким сложным решениям. При чём, приходилось чинить зарядку боша, которая отработала пару месяцев и деволт, который использовали около 20 раз.
Часто эта сложность с надёжностью слабо связаны. Прослеживается бОльшая связь с тем, что у разработчика в голове.
Еще и все разные, поди?
Почему сразу не поставить 16-24 разрядный сигма-дельта ацп, например AD7794, у него и источник тока встроенный есть и 6 каналов на борту и SPI на выходе.
Если в системе однополярное питание, то инженер должен объяснить программистам, что "ноль" у них теперь будет при 50мВ.
Это, конечно, не так.
Что-то я сомневаюсь, что схемы с однополярным питанием смогут обеспечить достаточную точность: высокую разрядность, линейность, температурную стабильность во всем диапазоне. Обязательно что-то вылезет. Для примера возьмем даташит на жирный техасовский ΔΣ АЦП 24 бита. Без PGA измеряет от 0В. Но с PGA минус по 100-200мВ сверху и снизу. Как же так? Не осилили?
Схемы с чистым однополярным питанием не смогут работать от нуля уже на уровне первого же ОУ. RRIO ОУ — они не совсем RRIO.
Но для таких случаев учёные изобрели LM7705, который позволяет чуть-чуть подвинуть диапазон питания конкретного ОУ, не заморачиваясь при этом ни с биполярным питанием всей схемы, ни с защитой входов следующего каскада от отрицательного напряжения.
В любом случае, ответ на собеседовании «не моя проблема, идите программистам объясняйте» — это сразу прямо жирный минус. На техлида кандидат с таким подходом уже не идёт.
Вы восприняли мой ответ как "это не наше, это программистов". А я говорю, что "к людЯм надо помягче и на вопросы смотреть шЫрше". Вычитание "нуля" значительно упростит и удешевит схему. Широкий выбор операционников. Можно использовать любые встроенные буферы в АЦП (иногда нужно). В коде, вполне вероятно, так или иначе, будет калибровка смещения и амплитуды. Т.е. для программы это бесплатно. Любой генератор отрицательного напряжения - усложнение, удорожание и потенциальный источник шума. А что будете делать когда прижмет импортозамещение? Техлиду об этом думать не нужно?
Дословная формулировка у вас была: «инженер должен объяснить программистам».
Нет, не должен. Инженер должен оценить разные варианты реализации, их плюсы и минусы, а при необходимости обсудить и согласовать эти плюсы и минусы с другими направлениями (софт, конструкторы, логистика, фабрика, тестирование).
Более того, такая формулировка на собеседовании — это скорее всего красный флаг «скидывает проблемы на других, ставит себя априори выше разработчиков ПО».
Нас еще в нулевых учили, что "нет смысла совать в схему то, что можно запрограммировать". С тех пор актуальность этого тезиса только выросла ввиду удешевления железа и улучшения средств разработки прошивок.
Если прям очень надо не смещенный ноль в цифре, заводим его на Vref- и готово. Это по сравнению с двуполярным питанием в миллион раз проще.
Вообще я или пропустил, или Vref незаслужено обделены вниманием и в статье и в коментах. На резистивных датчиках это вопрос №1.
Не обделена, но не состыкована со всех схемой. Если используется мост, то нужно было не брать прецизионный источник с двумя (т.е. одинаковыми) выходами, а запитать мост от одного источника. В некоторых случаях нужно было питать мост через усилитель от Vref АЦП. Но тут зависит от того, что стабильней.
Отличная работа!
Комментаторам следует учесть, что это тестовое задание на старшего инженера. Автор выполнил его показав уровень своей компетенции, который он и продает на собеседовании. Скучным ардуиностроительством он будет заниматься уже при появлении экономических требований)
Поправка: я ради интереса глянул вакансию, и не нашёл там ни слова про зарплату. А то, что там написано "старший инженер-схемотехник" - это просто слова. Я уже видел конторы, в которых прямо студентам-третьекурсникам дают должность "ведущий программист", лишь бы согласился работать за те копейки, которые там готовы платить.
О, экономические требования — это же наоборот самое весёлое. У авторов вакансии, впрочем, они мягонькие очень, а вот по соседству, где тиражи от нескольких сотен тысяч штук...
Опять эти крохоборы из яндекса суют задачи из производства кандидатам при найме
Вообще, была бы интересна не статья случайного Имярека про ЕГО видение, как проходить тестовое задания Яндекса, а статья от Яндекса, где приведено задание и РЕШЕНИЕ, верное с точки зрения Яндекса.
Я дежурно отмечу, что все рассказы о проведении собеседованиях в Яндексе релевантны только конкретному подразделению Яндекса.
У нас (Алиса и УУ) на электронщиков тестовых заданий, например, нет.
а статья от Яндекса, где приведено задание и РЕШЕНИЕ, верное с точки зрения Яндекса
Нет верного решения и вообще это не ради конкретного решения. Собеседующему интересен ход рассуждения, отдельные моменты для обсуждения подетальнее, а также попадание в типовые ловушки, демонстрирующие отсутствие базы в этой области при избытке самоуверенности.
Ну вот как выше в комментах с RRIO или аналоговым сигналом на сорок метров. Мало того, что человек не знает, он и не задумывается, что он не знает.
А сколько примернт денег в яндексе платят человеку на такой позиции?
Задание конечно уровня детского сада, для тех кто реально прецизионными измерениями занимается. Оно для тех, кто особо этой темы не касался, что б хоть чуток увидеть насколько товарищ понимает, что там происходит в этом "аналоге".
Из названия статьи ожидал разгромной критики тестового задания, с унижением кадровой службы Яндекса.
Оказалось изобретение велосипеда.
Хотя задание вполне заслуживает критики. Во-первых можно проще сформулировать - "Разработать нормирующий усилитель (или преобразователь температура-напряжение) на основе датчика pt1000. Диапазону температур 0-100С должен соответствовать диапазон напряжений 0-3В. Можно дополнительно указать требование по типу подключения датчика - 3х или 4х проводная. В задании много ненужных цифр, так как используется стандартный датчик.
Во-вторых "АЦП с эквивалентным входным сопротивлением не более 10 кОм" - что значить "не более"? От нуля до 10к что-ли?
Хорошим кандидатом на эту роль является AD8223
Продукция AD является подсанкционной. Устройство нужно разрабатывать на доступных компонентах.
А в чем в данном случае «велосипедность»?
Блоки схемы абсолютно стандартные, основная идея - максимальная точность схемы.
К сожалению, аналогов инструментальных усилителей с такой же полнотой описания параметров пока не находил. И AD8223 можно и на чип и дипе найти
Без всяких подколок: что бы вы взяли из каталога Runic или 3Peak на замену упомянутым в статье компонентам?
Продукция AD является подсанкционной. Устройство нужно разрабатывать на доступных компонентах
Устройство нужно разрабатывать на компонентах, имеющихся в цепочке поставок фабрики, которая предполагается производителем данного устройства (модуля). Так как выполняющий задание доступа к фабрике не имеет, нет никакой проблемы в том, что он разработал его на любых не слишком экзотических («нууу, Maxim это выпускал до 1996-го, но ещё можно найти в продаже») компонентах.
Да и по DFM, организации производства, контролю качества и даже немного управлению проектами, если вы на техлида идёте, вас отдельно от схемотехники погоняют.
А от того, что вы его разработаете на компонентах, доступных в Чип-и-дипе, никому не будет ни горячо, ни холодно. Хотя нет: собеседующий может запросто зацепиться взглядом за «на доступных компонентах», и начать вас разбирать на запчасти вопросами про то, как именно вы доступность определяете.
В схеме не хватает колонки с Алисой.
Не так давно реверс-инженирил плату теплового счётчика (тепловычислителя), кои уже больше 20 лет трудятся в разных уголках СНГ.
Надо понимать, что изделие не игрушечное, с метрологией у него всё окей, раз сертификат типа средства измерения есть и энергосбытовые компании его признают.
Фрагмент схемы
АЦП и обвязка измерительных цепей:
Формирователь напряжения Vcmc:
Так вот, с высоты опыта реверсинга могу сказать:
Выбор 4-х проводной схемы aka «схема Кельвина» — это вообще не вопрос. Нет ни одной разумной причины обсуждать иные подходы. Да и выпускаемые промышленностью платиновые термосопротивления тоже заточены под эту схему.
Нет в промышленном приборе никаких токовых зеркал на рассыпухе и никаких ОУ. Есть высокоточный многоканальный АЦП, есть линейный стаб и токовый шунт (прецизионный). Всё остальное тепловычислитель делает программно.
Для старшего инженера слишком простое задание. Думаю имею некое право так судить, потому как сам являлся несколько лет назад ведущим инженером. Разработкой электроники занимался с 1999 года. Не могу сказать что я великий специалист, но кое какой опыт имею.
В п.2 у вас явно ошибка, если я все верно понял. Почему у провода будет такое огромное сопротивление? Какое должно быть сечение провода чтобы при общей длине 4 метра, иметь сопротивление 2,2 Ом? Вроде бы как 0,033 мм2. Вы этот провод себе представляете? Почему тогда не 0,00000001 мм2 ?
Судя по заданию достаточно вот такой схемы, от пользователя Sergey-Ufa https://forum.cxem.net/index.php?/topic/149877-операционный-усилитель-для-терморезистора/
"PT1000 BКласс точности: ± 0,3% " Как вы понимаете, искать какие-то супер схемы и заниматься околонаучными вычислениями смысла не имеет.
Автор, сильно прошу не ругаться, но не должны быть такими "старшие инженеры". Схемы должны быть просты и повторяемы. Никогда нельзя раздувать схему потому что так захотелось.
Повторюсь, задача рассматривалась в академических целях, для демонстрации методик изменений с высокой точностью. Естественно, указанная вами схема первая пришла в голову, но высокую точность она не обеспечит.
Возможно мы говорим о разных датчиках, но вот пример, на который можно ориентироваться: https://www.chipdip.ru/product0/9001368506 Точность 0.1%, сечение провода на всякий случай брал равное ножкам датчика, в любом случае его можно подстроить, для этого предусмотрен резистор.
Доброго дня. Посмотрел. Честно, во первых удивлен заданием такой вроде бы серьезной компании. Сама принцип подхода к решению подобной задачи, заложенный в задании не совсем оптимален в нынешних условиях.
Удивлен так же самонадеянностью автора статьи, но он хоть имеет смелость, выставить все напоказ.
Начну с критики как общей так и конкретной.
Начнем с общего, вы застряли в элементной базе уже устаревшей в наших реалиях даже к началу кризиса электроники в ковидные времена, не говоря уже о санкциях. На месте ТС-а я бы тогда вообще не уходил в конкретные позиции а делал расчет в неких условных типовых элементах. смысл сейчас вообще доставать у примеру те же операционники от аналог девайсез для такой простой задачи???
Частично это следствие первого пункта но все же. Цена решения необоснованно завышена.
Мы работаем с измерениями в аналоговой области, где хотябы попытки фильтрации и прочего? Ладно сложные заскоки по ЭМС, но элементарная фильтрация по питанию измерительной цепи?
А с чего вы взяли, что опорное напряжение АЦП, 3 В, вообще совпадает с напряжением питания того же контроллера? Наоборот, в большинстве случаев в измерениях для ацп выделяется отдельное опорное напряжение особо точное и чистое и вам по лапкам на стучат только за попытку подключить туда что-то лишнее.
Схема получения отрицательного напряжения просто убила, сначала ставим древнейший преобразователь конденсаторный, потом стабилизируем его линейным стабилизатором, в наше то время? Ладно, вы прикинули падение напряжения на транзисторе регулятора, уверены в том что уложитесь в 0.7 вольта? На бипорлярнике?
Опять же вытекает из 5. Вы вообще токи просчитывали? Какие будут падения у преобразователя, а он древний конденсаторный, да и вообще по всей схеме?
Я просто спрошу: где ООС ?
Я долго могу дальше докапываться. скажу сразу, что схема не работоспособна хотябы по одной причине: Вы тянете, учитывая специфику компании, скорее всего или в серверном шкафу или еще, где в неблагоприятная обставновка ЭМС измерительную цепь сопротивлением в килоомы на расстояние 2 метра. Что вы там намеряете? На практике в серверном шкафу датчик влажности весьма известный и много применяемый с выходом по квадратной шине просто ложится в помехах, это блин цифровой сигнал по квадратной шине 5 вольт и весьма медленнйо скоростью передачи. А теперь представьте что тут будет.
Мы работаем с измерениями в аналоговой области, где хотябы попытки фильтрации и прочего?
В схеме 2 фильтра, R13-C2 и R23-25-C1. Хотя - да. Если вести речь об измерерении температуры даже датчиком с постоянной времени 0,01 1/c (ой, покажете такой!?), то полоса частот в сотни кГц - чрезвычайно избыточна.
Если речь о стабилизаторе тока датчика температуры, то вполне естественно предположить, что заказчик запитал всю схему достаточно стабильными 3,3 В.
Наоборот, в большинстве случаев в измерениях для ацп выделяется отдельное опорное напряжение особо точное и чистое и вам по лапкам на стучат только за попытку подключить туда что-то лишнее.
Буферный усилитель (подавляющее большинство современных ОУ можно считать не имеющими значимых входных токов, а уж конкретные типы U3 и U4 - подавно) - и все будут довольны. А уж если логометрическое измерение замутить... м-м-м...
Я просто спрошу: где ООС ?
Зачем? Каждый каскад делает своё дело.
Ладно, вы прикинули падение напряжения на транзисторе регулятора, уверены в том что уложитесь в 0.7 вольта? На бипорлярнике?
Вполне возможно. При Vce ~ 0,7 В - транзистор ещё не насыщен.
Другое дело - в наличии достаточного тока через R11 для питания базы и, особенно, стабилитрона. Надо оценить напряжение на выходе 7660 при расчётном потреблении. Или, даже, - стабилизировать выходное напряжение, регулируя вход 7660.
На практике в серверном шкафу датчик влажности весьма известный и много применяемый с выходом по квадратной шине просто ложится в помехах, это блин цифровой сигнал по квадратной шине 5 вольт и весьма медленнйо скоростью передачи.
Неудивительно, т.к. "квадратная" шина предназначена для коммуникаций между ИМС (Inter-Integrated Circuit), а не между приборами на их основе. Если кто-то вывесил её на проводах наружу - ССЗБ.
Это не фильтры, это чушь собачья. Тут как минимум требуется по одному синфазному фильтру хотябы 3 порядка с X и Y конденсаторами. на входе и выходе dc/dc
Какие нафиг буферные усилители на опорном напряжении ацп измерительного устройства? Вы вообще о чем говорите? Я пожалуй погорячился, сказав, что принял бы вас на работу.
А затем, что каждый каскад у вас обладает избыточным и сильно избыточным усилением, это повышает шумовую дорожку, снижает динамический диапазон, ухудшает устойчивость. И вообще вам стоит внимательно почитать про свойства широкополосной ООС и ее влиянии на параметры охваченного ею усилителя, да и схемы в целом.
Вы готовы назвать идиотами инженеров из AD и TI? И теперь представьте если сигнал зашумливает у триггера Шмидта уровни в 5 вольт, что будет с аналоговым сигналом?
Требований по фильтрации [питания?] в Т.З. нет.
Обычный повторитель с Ku = 1. Кстати, я - не ТС.
Про AD и TI - это к "квадратной" шине? Если отфильтровать аналоговый сигнал с частотой среза 10-20 Гц (см. про постоянную времени RTD), то вполне может оказаться, что с ним всё хорошо.
А это база, у вас после 7660 грязи в питании чуть ли больше, чем постоянной составляющей
Ну простите, но всеравно, вешать что-то на стабильную опору ацп это, извините, как минимум сильно непрофессионально.
Да, они не чураются вешать квадратную шину для внешних устройств.
Да не будет там ничего хорошего. Надо занижать выходное сопротивление как можно ниже, а лучше вообще первичное преобразование ставить прямо возле датчика до линии передачи.
Опять же, указывал вначале что не буду строить схему на китайских компонентах, в даташитах которых регулярно некорректные данные и ошибки
Тоже самое
Очевидно, что на питании ОУ должны стоять фильтры, упоминал это ранее в комментариях, в статье я не сосредотачивался на проблеме шумов, хотя безусловно это важный пункт.
Почему вы решили что я подключаю к 3В АЦП? Я использую единственные 3.3В, блока с АЦП я в задаче не касаюсь.
Ответил ниже
Ток - 6-7 мА, падение на транзисторе не поменяемся значительно при этом токе. Подробнее про отрицательный стабилизатор написал ниже
Что бы я поменял?
Если пойти с конца:
21 век + минимальный запас на пульсации, зачем собирать линейый стабилизатор на рассыпухе? Маленький ldo в том же sot-23-5 или подобном корпусе стоит дешевле, чем все по отдельности + дает бОльшую фильтрацию и стабильность выходного напряжения. Хотя элементарно: 3В- расчетные якобы (при непонятно каком токе) 410 мв пик ту пик + падение на транзисторе, повторю, ну не получится там 2.3 вольта стабильных даже близко.
Зачем вообще такая структура источника отрицательного напряжения? Нормальный dc/dc уже стабилизированный почему нельзя применить? И габариты меньше и тактовая выше мегагерца будет что по ЭМС все облегчит. И на плате меньше места займет. Ну если не умеешь на рассыпухе, ну поставь на край что из peak aimtec, trаcopower и китайских аналогов.
А зачем вообще тут отрицательное напряжение? Принципиально дрейф нуля оно не отменяет совершенно. Нахрен весь этот узел. а просто выводим один из методов компенсации дрейфа.
Я выше указал, такая высокоомная схема в принципе не работоспособна. Более того никто не говорил о изначальных требованиях каких-то завышенных по точности. Потому просто всю схему херим, мне даже лень копаться дальше. (если что это старое выражение от названия буквы Х в дореволюционном алфавите, похерить - зачеркнуть, поставить крест. )
Нормальный dc/dc уже стабилизированный почему нельзя применить? И габариты меньше и тактовая выше мегагерца будет что по ЭМС все облегчит. И на плате меньше места займет. Ну если не умеешь на рассыпухе, ну поставь на край что из peak aimtec, trаcopower и китайских аналогов.
Сами же и ответили:
Цена решения необоснованно завышена.
А зачем вообще тут отрицательное напряжение? Принципиально дрейф нуля оно не отменяет совершенно.
Это не про дрейф нуля, а про требование Т.З. "АЦП с входным диапазоном 0–3 В". Не всякий ОУ может обеспечить 0 на выходе. Или, как ширпотребный 358, - не при любой нагрузке (и, всё равно, - выдаст "около нуля", а не 0).
я на сумму 7660 поставлю три современных dc/dc со всей обвязкой с кпд выше 92 процентов, они будут стабилизированными и с достаточно умеренными проблемами в плане ЭМС. А не этим чудом времен ГДР.
А не ноль это сколько по вашему, даже если взять самый дешман типа LMV321? Ладно, боитесь такого решения, что мешает оторвать нижний вывод терморезистора от земли?
Может быть. Но как-то сомневаюсь я в курсе 1:3. Подскажете марку инвертирующего импульсника в такую цену?
Ноль прописан в Т.З. И неплохой комментарий выше, что лучше сперва проработать вариант по Т.З., а потом взять всех в охапку и подумать - можно ли отойти от Т.З. Мешать оторвать может, например, конструкция RTD.
Подскажете марку инвертирующего импульсника в такую цену?
В качестве инвертора используется обычный понижающий step-down. Выход подключается к земле, а цепь земли становиться отрицательным выходом. У TI и Maxim есть appnote с описанием такой схемы включения. Допустимое входное напряжение должно быть больше чем разница между питающим и выходным. Работает в том числе как inverting boost.
Давайте я отвечу на ваши вопросы
Можно применить и LDO, не принципиально, также будет стоить около 200 рублей, в начале указывал что не буду использовать китайские микросхемы. С чего утверждение что «на 2.3 будет нестабильное напряжение»? 3.3В на входе, стабилитрон на 3В, падение 0,7, да даже 0,8, какая разница, итого - на выходе 2.2-2.3В. При полном размахе пульсациях 410мВ думаю довольно большой запас.
При использовании dc-dc вы попадаете на шумы в диапазоне более Мгц, можете взглянуть на PSRR усилителя, насколько хорошо он от них защищен. А еще, у усилителей есть режимы энергосбережения (pulse skipping, burst mode) при низкая нагрузках, в этом случае вы увидите около сотни милливольт пульсации на выходе. Катушка + готовый dc-dc со встроенными ключами и выходной фильтр не сильно выиграют по месту (если выиграют). Стоить это будет, конечно же, дороже, ICL7660CBAZ на чип и дипе - 210 рублей.
Про 0 уже много раз обсуждалось выше, таковы условия задачи, ориентировался на них, а не на что то еще.
На ldo реально получить 0.6-0.7 Вольта падение, при этом он даже фильтрацию на несколько десятков дБ сможет обеспечить, цена вопроса ldo 20 рублей, Цена нормального стабилизированного dc/dc преобразователя 40-60 рублей.
Откуда вы вообще знаете амплитуду пульсаций если вы даже ток потребления не посчитали??? Даже пусть 410 пик ту пик, 0.205 Вольта плюс Вольт на биполярнике, да да Вольт, поскольку практически все современные биполярники по факту составные. Далее нехрен в полете переобуваться, вы 3 вольта стабилизировали, что там осталось?
С реальными проблемами с ЭМС я сморю вы вообще не работали? Да, современные dc/dc работают в диапазоне 1-2 Мгц, и далее грязь вся идет гармониками, их смешением и интермодами, палки через эти промежутки по частоте. Итоговая суммарная плотность спектра в разы ниже чем срущая через несколько десятков кГц старая помпа. Более того, шум выше мегагерца прекрасно срезает синфазный фильтр в типоразмере 0805 типа муратовской DLW21xxx261 и ценой меньше двух рублей да 4 конденсаторов копеешных. А что вы с килогерцовой грязью по низам делать собираетесь???
ну и что, что по условиям от нуля, это повторю, не повод городить тут отрицательно напряжения, да еще от опорного АЦП.
Мне вообще интересен ваш работодатель текущий. Зачем нужен специалист, который сидит по сию пору на не китайских комплектующих. Ладно кратно завышенные затраты на ровном месте, но смотрите, снабженцы сговорятся и темную устроят рано или поздно.
Еще раз, в задаче указан один номинал напряжение - 3.3В, пульсации 205мВ пойдут именно от этого напряжения, про 1В на 7мА можете не рассказывать, максимум 800мВ, но и это в диапазоне. Также 3.3 В использованы для питания всех микросхем, от опорника для АЦП никто не запитывает схему.
По поводу преобразователя, просьба показать dc-dc, работающий в диапазоне десятков миллиампер в режиме CCM вместе с дросселем за 60 рублей. А если окажется что он работает в DCM вы этот спектр будете также фильтровать на низких частотах. Безусловно ICL будет создавать помехи с гармониками, которые также рассредоточены по спектру(хуже чем в dc-dc, но все же). Однако, основная идея в том, что dc-dc не применяют на миллиамперный ток, если у вас есть такие - покажите.
Задача ЭМС в этой статье не рассматривалась, если вам интересно могу подготовить статью и вы покритикуйте.
Далее третья часть, что бы я сам делал.
В условиях задачи я бы просто максимально снизил выходное сопротивление цепи и соответственно нагрузку бы использовал низкоомную. Хороший вариант как писали выше уйти в стандартные в АСУТП 4-20 мА. Преобразователи напряжение-ток и ток-напряжение никого учить делать не надо? в схемах ставил бы обычный ширпотреб номиналы с 1 процентного ряда. Затем уже на разведенном устройстве взял бы по климатике поправки по всему диапазону рабочему, на этой основе построил бы интерполирующую кривую и всунул ее программисту, а еще заставил его вспомнить методы компенсации шумов. Ну и заставил бы калиброваться по температуре или внешнего датчика или вообще встроенного в микроконтроллер в момент прошивки.
А если бы сам делал реальное устройство без таких странных тз, взял бы максимально дешевый микроконтроллер с вменяемым ацп и разместил бы его прямо возле датчика. на одной маленькой плате а далее гнал бы данные по цифровому интерфейсу, причем поднял бы напряжение притяжки если речь идет о квадратной шине, 1-wire и т.п. Ну а выше опять же калибровка и программная коррекция при необходимости.
Но вообще повторю, я удивлен самой задачей. Довелось шапочно общаться с представителями яндекса, когда занимался проектированием импортозамещающих устройств для ЦОД.
А ТС ну как сказать, знания какие-то есть. К себе бы я на фоне теперешнего контингента ищущих наверное взял, но максимум рядовым инженером с перспективой в ведущие в достаточно быстро, если сможет натаскаться.
Даже если вам очень сильно хочется работать на Яндекс, надо и себя уважать! Выкатывать такое решение, практически заготовку к дипломной работе, в ответ на небольшую тестовую задачку — демонстрирует низкий уровень в плане софт скиллов. Этот труд возможно прочитают на хабре, в Яндексе вряд ли листать захотят до конца, им там это никчему. На работу примут, но уважать не будут
Удивительно, что никого не смутила себестоимость решения. Автор хотел показать "смотрите: как я могу!", но такое чувство, что он или насмехается над тестирующими или оторван от реальности. В задании ни слова про точность. Какие-то спорные решения в огромных корпусах за баснословные деньги. Получился датчик температуры ограниченного диапазона за 10 тысяч рублей под ключ. С учетом зарплаты разработчика, он Яндексу будет золотым по цене. Надо же тоже задаваться вопросом: куда будет ставиться устройство и как предложенное решение соответствует критериям цена/качество.
Разбор тестового задания по электронике в Яндекс