Схемотехника *

В эпоху цифровых технологий мы окружены разнообразными устройствами, которые стали неотъемлемой частью нашей жизни. Разработка электроники — это сложный и многогранный процесс, у которого есть как сходства, так и различия с созданием программного обеспечения.

На сегодняшний день существует множество методологий разработки ПО: SDLC, Agile, Scrum и подобные. Но ни одна из них в чистом виде не подходит к процессу разработки физических устройств, предназначенных для массового производства.

Самые значимые различия (как, впрочем, и сходства) в подходах и методологиях мы рассмотрим через погружение в цикл разработки продуктов потребительской электроники. Разберём, какие именно задачи лежат на инженерах аппаратной разработки, какими знаниями необходимо обладать и почему цена ошибки так велика. А в качестве примера возьмём знакомое и понятное всем устройство: умную колонку с AI‑ассистентом.

Привет, Хабр! Как только у меня появляется педаль дилея, кто-нибудь из знакомых обязательно предлагает обменять её на что-нибудь интересное из мира гитарной электроники или около того.

Отказывать творческим людям, которые создают прекрасную музыку, — не лучшая идея, особенно если это означает ещё и отказать себе в возможности получить новый экземпляр для исследований. Но ведь я тоже очень люблю играть с эффектом эха!

К моей великой радости, в ходе очередной уборки как раз обнаружились два давно забытых предмета: китайский радиоконструктор микрофонного предусилителя с дилеем для караоке и заготовка деревянной шкатулки — корпус, совсем не подходящий для педалборда, зато прекрасно смотрящийся в домашней студии.

Итак, пора браться за новый проект выходного дня. Надеюсь, что хотя бы этот непрактичный дилей у меня выпросят не скоро. Хотя творческие люди любят всё непрактичное.

При работе в современных операционных системах, пожалуй, каждый сталкивался с тем, что некоторые действия он выполнить не может. Например, удалить системные файлы или записать что-либо в COM-порт. При этом, если попытаться выполнить те же действия от имени администратора, никаких проблем не возникает. Иначе говоря, в современных операционных системах организовано разграничение прав доступа.

Нечто подобное, пусть и в меньшей мере, реализовано и во многих микроконтроллерах. В частности, в CH32V303. Давайте рассмотрим, какие ограничения можно выставить в этом микроконтроллере, каким способом и для чего они нужны.

Приветствую всех!
Помните тот самый шифровальный калькулятор МК-85С? Так вот, девайсов специального назначения на базе этого микрокомпьютера было намного больше, чем можно было подумать.

Так получилось, что ко мне в руки попал, пожалуй, самый редкий и самый малоизвестный экземпляр из них. Что внутри этого чемодана и как он вообще работает? Давайте разбираться...

Эта статья - работа над ошибками первого варианта. Теперь работает стабильно, деталей меньше, переходные процессы проще и понятнее. На авторство схемы не претендую, ибо взял то, что предложил в комментариях уважаемый @tklim, отладил на макетке и немного адаптировал под свои нужды.

Каждый день инженеры сталкиваются с необходимостью анализа всё более сложных сигналов, поэтому на первый план здесь выходит выбор правильного измерительного оборудования – в данном случае осциллографа. Особенно остро этот вопрос стоит при работе с высокими и сверхвысокими частотами, где малейшая погрешность может привести к серьезным ошибкам в проектировании и отладке радиоэлектронных устройств. Рассмотрим основные характеристики цифровых осциллографов и ключевые моменты, на которые надо обратить внимание при выборе прибора.

Получив заряд эндорфинов от успешной работы эмулятора «Ну, погоди!» и вдохновившись ценными советами по улучшению эмулятора в комментариях к своей предыдущей статье, я приступил к следующему этапу — созданию полноценного устройства, готового к использованию в повседневных условиях. Этот процесс оказался не менее захватывающим, чем разработка прототипа эмулятора.

Теперь у меня сформировалось более полное понимание экосистемы разработчиков DIY-устройств, а именно: какими программами можно пользоваться и чёткое понимание этапов разработки.

Заранее хочу предупредить, что разводку на печатной плате я по-прежнему не сделал, а ограничился перфорированной макетной платой. Но чтобы «Ну, погоди!» выглядело более эстетично, поместил её в пластмассовый корпус. Если у вас нет 3D-принтера, то возможен более-менее эстетичный вариант без корпуса — далее в статье я приведу фотографию, как это можно сделать.

Привет, Хабр! Все мы замечаем, как с каждым годом наши электронные устройства работают все быстрее и быстрее, передают все бо́льшие объемы данных от микросхемы к микросхеме. Это приводит к необходимости рассматривать волновые процессы при прохождении сигналов и вынуждает нас использовать высокоскоростные материалы при изготовлении печатных плат для такой электроники. 

Сегодня мы немного разберемся, как организовано производство и контроль заданных волновых параметров, а также поговорим о том, какие материалы предлагаются для изготовления таких печатных плат.

Привет, Хабр! Сегодня мы изучим весьма занятную педаль перегруза, которая наверняка заинтересует любителей «тяжёлых» жанров гитарной музыки. Хотя и в контексте блюз-рока она, как это ни странно, вполне применима.

❒ Удивительное устройство выпускается компаниями Twinote и Nux-Cherub под названиями, соответственно, Pπ Fuzz и HG6 Modern High Gain Distortion.

Его звучание нравится многим, но никто не может ответить, по какой схеме собрано данное чудо. Сегодня мы это исправим.

В умном доме всегда найдётся место, где можно применить моторизованные системы. Это регулируемые столы, автоматические двери, окна, электронные замки, лестничные подъёмники, калитки, ворота, жалюзи, маркизы, антенные позиционеры, ротаторы солнечных панелей и т. д.

Выбрать подходящий разъём – это просто или сложно? В любом случае это важно.

Как быть с передачей дифференциальных пар на другую плату?

Сколько нужно контактов земли?

Стоит ли применять дифференциальные (common mode) фильтры и защиту от ESD?

Какой разъём лучше выбрать для питания?

В данной части рассмотрим эти и другие вопросы. Подберём разъёмы, добавим фильтры и защиты и завершим разработку схемы нашей платы.

Меня зовут Александр Батин, я инженер‑схемотехник. Уже больше трёх лет я работаю в Яндексе в команде, которая занимается разработкой умных экранов и новых продуктов. Отвечаю за проектирование материнских плат (разрабатывал материнскую плату для Станции Дуо Макс), а в последних проектах участвую уже в качестве техлида.

Сегодня я хочу посвятить свой рассказ ключевым аспектам разработки первой портативной колонки с Алисой — Станции Стрит:

— рассмотрим интересные моменты на этапе проектирования,

— поговорим о технических решениях, принятые в процессе работы,

— обратим внимание на сложности, с которыми столкнулась команда разработчиков.

Особое внимание уделю подходам к преодолению технических и инженерных вызовов: оптимизацию работы AI‑ассистента в условиях ограниченных вычислительных ресурсов и обеспечения стабильного взаимодействия при мобильном использовании без доступа к интернету.

Сказ о том, как я реализовал «взрослое» управление питанием одноплатника на одной тактовой кнопке с потреблением в выключенном состоянии 1,2 мкА.

UPD: В комментариях уважаемый @tklim предложил вариант гораздо проще. По этому данную статью следует рассматривать больше как пример того, что нужно больше думать, прежде чаем браться за макет, и внимательнее читать даташиты. Новый протестированный вариант я облёк в новую статью.

Привет, Хабр! Среди обширного спектра эффектов, которыми обрабатывают сигнал электрогитары, задержка занимает особое место. Эхо с различными длительностями и числом повторений не только делает звучание более живым, но и позволяет создавать целые «музыкальные ландшафты».

❒ Благодаря доступности микросхемы цифровой линии задержки PT2399 и простоте необходимой для неё «обвязки», создание самодельного дилея уже давно стало доступным для каждого.

Сегодня мы услышим, как он звучит. А ещё я подробно расскажу и покажу, как спаять плату эффекта и установить её в эстетично оформленном корпусе.

Есть множество материалов написанных о работе полупроводников и работе транзисторов.

Зачем еще одна?

Дело в том, что я заметил такую тенденцию в вузовских учебниках – довольно подробное описание работы p-n перехода и очень поверхностное описание работы биполярного транзистора. Зачастую «механика» работы такого транзистора описывается довольно схематично (в совершенно неработоспособном виде) и далее следует быстрый переход на описание внешних параметров. Причем у этих же авторов описание «механики» работы полевого транзистора дается куда обширнее. Видимо, авторы учебников сами не очень «догоняют», как там все работает. И это не удивительно. Человечество вначале эры полупроводников пыталось повторить схему работы вакуумной лампы на полупроводниках, т.к. работа лампы достаточно логична. И собственно полевые транзисторы, в какой-то степени повторяют принцип работы вакуумных ламп. Но вот биполярный транзистор, хотя и был изобретен первым, но это было скорее случайное изобретение, а не осознанный путь к цели.

И даже после изобретения биполярного транзистора, сами его изобретатели не сразу поняли принцип его работы, хотя это были довольно продвинутые люди в области полупроводников.

Если Вы задавали себе вопросы наподобие таких:

почему через коллекторный p-n переход, включенный в обратном направлении, течет ток, да еще и самый, что не на есть главный рабочий ток?

почему неосновные носители тока базы в биполярном транзисторе, вдруг стали вполне себе главными представителями тока?

Почему ток в базы через открытый эмиттерный p-n переход меньше тока через закрый коллекторный p-n переход?

Ну и совсем «подковыристый» вопрос. Почему при включении биполярного транзистора по схеме с общим эмиттером, когда транзистор полностью открыт (находится в режиме насыщения), напряжение на коллекторе становиться меньше напряжения базы? Ведь если смотреть на транзистор с точки зрения пирога n-p-n переходов (как рисуют в учебниках), то сумма падения напряжения на двух p-n переходах (открытом эмиттерном и закрытом коллекторном) должно быть больше напряжения на одном открытом эмиттерном переходе. А оно у нас меньше.

Даже на небольшой плате может понадобиться несколько напряжений.

Как будем питать плату? Сколько потребляют разные экраны? Какие топологии преобразователей выбрать?

В данной части рассмотрим эти и другие вопросы. Спроектируем систему питания и станем ещё на шаг ближе к завершению разработки схемы основной платы!

Некоторое время назад мне удалось-таки сделать обратную разработку нескольких экранов от смартфонов с интерфейсом MIPI DSI.

В какой-то момент пришло время пробовать запускать и проверять наработки, но под рукой не было удобного железа с MIPI DSI видеовыходом. Поэтому решил спроектировать свою плату, а по пути узнать что-то новое.

Обратная и прямая разработки поскакали в одной упряжке :-)

Посмотрим живой процесс разработки. Это всегда интересно!

В первой части рассмотрим несколько решений и выберем наиболее подходящее. А также начнём проектировать схему.

КДПВ

Обычно сервер ассоциируется с чем-то дорогим и недоступным обычному человеку. Даже на вторичном рынке они пока еще стоят весьма существенно (если не рассматривать совсем уж допотопные экземпляры). Однако, есть и такие, которые можно приобрести весьма недорого.

Это так называемые блейд-серверы. Блейд-сервер (от англ. blade — лезвие) – концепция использования нескольких компактных серверов в одной общей корзине (шасси). Некоторые узлы сервера (такие как блоки питания, охлаждение, сетевые адаптеры, управление) вынесены за пределы сервера и сделаны общими для всех. Благодаря этому исключается излишнее дублирование и, соответственно, уменьшаются габариты и общее энергопотребление всей сборки. Увеличивается плотность вычислительной мощности на единицу объема серверной стойки. Из-за того, что единичный блейд-сервер бесполезен без корзины, а в корзине избыточен, они не пользуются спросом на вторичном рынке, а потому стоят весьма недорого. 

Этой проблеме я уже посвятил две статьи. Ну, как проблеме — проблеме для меня. Никак не удавалось охватить её целиком, когнитивно и ментально промоделировать. Появление Copilot кардинально всё изменило — ментальные границы раздвинулись, и здесь я выкладываю окончательное решение для семейств микроконтроллеров Synergy и RA8 от Renesas.