Современная электроника 2019 №8

Реклама

Реклама

ЖУРНАЛ 8/2019 CONTENTS MARKET Журнал «Современная электроника» 4 Russian Market News Издаётся с 2004 года MODERN TECHNOLOGIES Главный редактор А.А. Смирнов 8 Design and Manufacture of Chip Assembly Based on Multilayer Редакционная коллегия А.Е. Балакирев, В.К. Жданкин, С.А. Сорокин, Р.Х. Хакимов Ceramics Литературный редактор/корректор О.И. Семёнова Andrey Scherbina Вёрстка А.М. Бабийчук Обложка Д.В. Юсим ELEMENTS AND COMPONENTS Распространение С.Ю. Чепурова ([email protected]) 12 Features of the Architecture and Application of Microwave Inputs Реклама И.Е. Савина ([email protected]) for Millimeter-Wave Connectors Учредитель и издатель ООО «СТА-ПРЕСС» Kiva Jurinskiy Генеральный директор К.В. Седов 18 Selecting and Using Ferrite Beads for Ringing Control in Switching Адрес учредителя и издателя: Converters 117279, г. Москва, ул. Профсоюзная, д. 108, пом/ком/эт I/67/тех Christopher Richardson, Ranjith Bramanpalli Почтовый адрес: 119313, Москва, а/я 26 28 Radio Module HC-12 Тел.: (495) 232-0087 • Факс: (495) 232-1653 Oleg Valpa [email protected] • www.soel.ru 32 LED-based Lighting Solutions MENTOR GmbH & Co. Prazisions-Bauteile KG: from Standard Components to Lighting Systems Производственно-практический журнал Olga Romanovskaya Выходит 9 раз в год. Тираж 10 000 экз. Цена свободная DEVICES AND SYSTEMS Журнал зарегистрирован в Федеральной службе 36 Transmitter Testing: Five Fundamental Issues по надзору за соблюдением законодательства в сфере массовых коммуникаций и охране культурного наследия Oleg Kalinin (свидетельство ПИ № ФС77-18792 от 28 октября 2004 г.) Свидетельство № 00271-000 о внесении в Реестр надёжных ENGINEERING SOLUTIONS партнёров ТПП РФ. 44 Pyrometer on the FPGA. Part 1 Отпечатано: ООО «МЕДИАКОЛОР». Pavel Redkin Адрес: Москва, Сигнальный проезд, 19, бизнес-центр Вэлдан 52 Inhaler Control Unit for Physiotherapy Тел./факс: (499) 903-6952 Sergey Shishkin Перепечатка материалов допускается только с письменного 56 Tachometer for Quadrocopter разрешения редакции. Ответственность за содержание рекламы несут рекламодатели. Ответственность за Andrey Shabronov содержание статей несут авторы. Материалы, переданные редакции, не рецензируются и не возвращаются. Мнение DESIGN AND SIMULATION редакции не обязательно совпадает с мнением авторов. 60 5G Power Amplifier Design and Modeling for mmWave GaN Devices Все упомянутые в публикациях журнала наименования продукции и товарные знаки являются собственностью Valeria Brunel, Eric Leclerc, David Vye соответствующих владельцев. 64 New Features in the System of Functional Verification and Modeling of HDL © СТА-ПРЕСС, 2019 Projects Delta Design Simtera Nikita Malishev МОБИЛЬНОЕ ПРИЛОЖЕНИЕ «СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА» MAN AND LAW можно скачать в Google Play в разделе «Приложения/ 68 Patent-Analytical Support for the Innovative Development of Enterprises Бизнес» (пользователям устройств на платформе Android) и в App Store в разделе «Бизнес» (пользователям iOS). and Their Diversification С помощью этого приложения можно бесплатно читать Maksim Shilak с экрана номера наших журналов. К новым номерам журнала доступ в приложении платный. PAGES OF HISTORY 74 At the Source of Quantum Electronics. 180th Birthday of A.G. Stoletov ПОДПИСКА Vladimir Bartenev Концепция распространения журнала – БЕСПЛАТНАЯ ПОДПИСКА ДЛЯ СПЕЦИАЛИСТОВ. 2 WWW.SOEL.RU Предусмотрена подписка на печатную или электронную версию журнала. Условие сохранения такой подписки – своевременное её продление каждый год. ПЛАТНАЯ ПОДПИСКА С ГАРАНТИРОВАННОЙ ДОСТАВКОЙ Преимущества: • гарантированная доставка журнала, тогда как при бесплатной подписке редакция гарантирует только отправку, но не доставку журнала; • подписка доступна любому желающему по всему миру. ОФОРМЛЕНИЕ ПЛАТНОЙ ПОДПИСКИ В любом почтовом отделении России, подписное агентство «Роспечать»: Тел.: (495) 921-2550. Индексы на полугодие – 46459, на год – 36280. Подписное агентство «Урал-Пресс»: Тел.: (499) 700-0507 • http://www.ural-press.ru СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

СОДЕРЖАНИЕ 8/2019 РЕКЛАМОДАТЕЛИ РЫНОК EREMEX (Delta Design) . . . . . . 67 4 Новости российского рынка Fastwel . . . . . . . . . . . . . . 27 ICAPE . . . . . . . . . . . . . .7, 26 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ IEE. . . . . . . . . . . . . . . . . 59 JTAG . . . . . . . . . . . . . . . 11 8 Разработка и изготовление микросборок на многослойной керамике Keysight Technologies . . . . . . 37 Litemax . . . . . . . . . . . . . . .6 Андрей Щербина MENTOR . . . . . . . . . . . . . 33 NI AWR . . . . . . . . . . . . . . .1 ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Raystar . . . . . . . . . . . . . . .4 RFCore . . . . . . . . . . . . . . 58 12 Особенности конструкции и применения СВЧ-вводов для соединителей Spectrum . . . . . . . . . . . . . 43 миллиметрового диапазона TDK-Lambda . . . . . . . . . . . 51 XP Power . . . . . . . . . . . 17, 35 Кива Джуринский АДВАНТЕХ . . . . . . . . . . .7, 16 ВЗПП-С . . . . . . . . . . . . .5, 31 18 Выбор и использование ферритовых бусин для подавления звона в импульсных преобразователях Кристофер Ричардсон, Ранжит Браманпалли 28 Модуль радиосвязи НС-12 Олег Вальпа 32 Световоды MENTOR GmbH & Co. Prazisions-Bauteile KG: от стандартных компонентов до систем освещения Ольга Романовская ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ 36 Тестирование передатчиков: пять фундаментальных проблем Олег Калинин ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 44 Пирометр на ПЛИС. Часть 1 Павел Редькин 52 Блок управления ингаляторами для физиотерапевтического кабинета Сергей Шишкин 56 Тахометр для квадрокоптера Андрей Шабронов ВКО-Интеллект . . . . . . . . . . 69 ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ День Радио ЭРЕМЕКС . . . . . . 80 ДОЛОМАНТ. . . . . . . . . . . . 25 60 Разработка моделей для проектирования усилителей мощности МОРИОН . . . . . . . . . . . . . .6 в NI AWR Design Environment НИФРИТ . . . . . . 2-я стр. обл., 7 Роде и Шварц . . . . 4-я стр. обл. Валерия Брюнель, Эрик Леклерк, Дэвид Вай СИММЕТРОН . . . . . . . . . . . 19 64 Новые возможности в системе функциональной верификации и моделирования HDL-проектов Delta Design Simtera Никита Малышев ЧЕЛОВЕК И ЗАКОН 68 Патентно-аналитическое обеспечение инновационного развития предприятий и проведения их диверсификации Максим Шилак ТЕСТПРИБОР . . . . . . . . . . . .9 СТРАНИЦЫ ИСТОРИИ ЭРКОН . . . . . . . . . . . . . . .5 74 У истоков квантовой электроники. К 180-летию со дня рождения А.Г. Столетова Владимир Бартенев СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 3

РЫНОК На правах рекламы Новости российского рынка ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ЦВЕТНЫЕ TFT-МОДУЛИ TFT-модули с широким диапазоном рабочих температур С ШИРОКИМ ДИАПАЗОНОМ Размер, Модель Разрешение Яркость, Угол обзора Интерфейс Микросхема Диапазон РАБОЧИХ ТЕМПЕРАТУР дюйм кд/м2 дисплея контроллера рабочих температур, °С ОТ RAYSTAR OPTRONICS 3,5 RFJ350N-AVW-DNN 240×320 500 Широкий MCU ST7511 –30…+80 Компания Raystar Optronics представля- ет обширный ряд цветных TFT-модулей для 3,5 RFC350T-ANW-DNN 320×240 420 12 часов RGB – –30…+80 работы в широком диапазоне температур. В настоящее время предлагаются дисплей- 3,5 RFJ350W-AWH-DNN 240×320 1000 IPS MCU HX8347-A –30…+80 ные модули с размерами диагонали 3,5\", 3,9\", 4,3\", 5\", 5,7\", 7\", 8\", 9\", 10,2\", 12,1\" и 12,3\". 3,9 RFS-390B-AQH-DNN 480×128 1000 6 часов RGB – –30…+80 Для обеспечения лучшего качества функ- 4,3 RFE430S-AVW-DNN 480×272 600 Стекло VA RGB – –30…+80 ционирования в ряде сложных применений предлагаются модели с повышенной ярко- 4,3 RFET-AVW-DNN 480×272 500 Стекло VA RGB – –30…+80 стью свечения экрана от 600 до 1000 кд/м2, что позволяет считывать информацию при 5 RFE500E-AWW-DNN 800×480 500 IPS RGB HX8249-A+ –30…+80 ярком прямом свете. HX8678-C Для упрощения ввода данных и взаимо- 5 RFE500E-AWH-DNN 800×480 1000 IPS RGB HX8249-A+ –30…+80 действия с пользователем предлагаются HX8678-C дисплеи с установленными резистивными сенсорными экранами, как правило, четы- 5,7 RFC570R-AQW-DNN 320×240 500 12 часов RGB – –30…+80 рёхпроводными. Связь осуществляется посредством параллельных интерфейсов 5,7 RFG570R-AQW-DNN 640×480 450 6 часов RGB – –30…+85 (RGB, MCU), а также последовательного 7 RFF700A4-AWH-DNN 800×480 1000 IPS RGB TBDNT51632T –30…+80 +NT52601TT 7 RFF700R-AIW-DNN 800×480 400 12 часов RGB – –30…+85 8 RFF80B-AIW-DNN 800×480 450 8 RFF80AB-AIW-DNS 800×480 320 12 часов RGB – –30…+85 9 RFH900B-AWW-LNN 1024×600 500 10,2 RFF1020A-AIW-DNN 800×480 350 12 часов RGB – –30…+85 10,2 RFF1020AA-AIW-DNS 800×480 250 12,1 RFM1210E-AWW-LNN 1024×768 600 IPS LVDS – –30…+85 12,3 RFY1230B-AWH-LNN 1920×720 800 12,3 RFY1230A-6WH-LNG 1920×720 800 12 часов RGB – –30…+85 12 часов RGB – –30…+85 IPS LVDS – –30…+85 IPS LVDS – –30…+85 IPS LVDS – –30…+85 интерфейса LVDS на основе дифферен- установках. Некоторые модели, созданные с циальных пар. применением технологии IPS или на основе панели VA (Vertical Alignment), характеризуют- Представленные дисплейные модули спо- ся широкими углами обзора 80°/80°/80°/80° в собны работать в диапазоне температур от вертикальной и горизонтальной плоскостях. –30 до +80°C (или +85°C), при этом диапа- зон температур хранения составляет –40… Основные характеристики анонсируемых +80°C (или +90°C). TFT-модулей приведены в таблице. Дисплеи предназначены для применения http://prosoft.ru в промышленном оборудовании и наружных Тел.: (495) 234-06-36 5\" ЦВЕТНЫЕ TFT RFF500F ное значение контрастности составляет до +70°С, диапазон температур хранения: 1000:1. –30…+80°С. С ШИРОКИМ УГЛОМ ОБЗОРА И ПОВЫШЕННОЙ ЯРКОСТЬЮ Модель RFF500F-AYH-DNN характеризу- http://prosoft.ru ется яркостью 1000 кд/м2. В том случае, ког- Тел.: (495) 234-06-36 Компания Raystar Optronics представля- да не требуется повышенная яркость, мож- ет 5-дюймовые цветные активно-матрич- но выбрать модель RFF500F-AYW-DNN с ные дисплейные модули с горизонтальной яркостью свечения экрана 500 кд/м2. Для ориентацией (формат экрана 16:9) изобра- упрощения ввода данных и взаимодей- жения ряда RFF500F с повышенной ярко- ствия с пользователем предлагаются мо- стью и широким диапазоном рабочих тем- дели дисплеев с установленными резистив- ператур. ными или проекционно-ёмкостными сенсор- ными экранами. Дисплейные модули характеризуются разрешением 800×480 пикселей. Функции Дисплеи воспроизводят цвета при углах управления TFT-модулями осуществляет обзора 160° в горизонтальной и вертикаль- микросхема драйвера ST262. Цифровой ной плоскостях благодаря технологии пла- параллельный интерфейс позволяет под- нарной адресации IPS (In Plane Switching). ключать дисплей к устройству с цифро- Дисплейные модули способны функцио- вым выходом. Цифровой RGB-сигнал пе- нировать в диапазоне температур от –20 редаётся 24 битами (8 бит на цвет). Типич- 4 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

РЫНОК На правах рекламы НОВЫЕ СВЧ-РЕЗИСТОРЫ мышленного и специального назначения. Являясь серийным производителем ре- АО «НПО «ЭРКОН» предлагает: зисторов и индуктивностей, используемых СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ ● резисторы постоянные непроволочные: для производства электроники (источников АО «НПО «ЭРКОН» представляет новые питания, инверторов, конверторов, усилите- прецизионные, мощные, высокоомные, лей, телекоммуникационной аппаратуры и СВЧ-резисторы и оконечные нагрузки: высоковольтные, низкоомные, СВЧ и другой РЭА), АО «НПО «ЭРКОН» обладает ● типа Р1-160 для поверхностного монтажа: высокочастотные, электропиротехниче- большим потенциалом импортозамещения. ские, общего применения; – типоразмеры 0402, 0603, 0805, 1206; ● резисторы фольговые; P1-160 – диапазон номинальных сопротивлений ● наборы резисторов; ● делители напряжения; P1-158 от 10 до 1000 Ом (ряд E192; E24); ● СВЧ-поглотители и аттенюаторы; – диапазон рабочих частот до 40 ГГц; ● чип-индуктивности. АО «НПО «ЭРКОН» индивидуально под- – КСВН в рабочей полосе частот не бо- Система менеджмента качества пред- ходит к каждому потребителю, обсуждая це- приятия сертифицирована на соответ- ны и сроки поставки в зависимости от объ- лее 1,25. ствие требованиям ГОСТ Р ИСО 9001-2015 ёма заказа и конкретной номенклатуры. ● типа Р1-158 для поверхностного монтажа: и дополнительным требованиям ГОСТ РВ 15.002-2012, ЭС РД 009-2014 в Системе сер- Более подробная информация о новин- – номинальная мощность рассеяния 8 Вт тификации «Военный регистр» и «Электрон- ках и серийно выпускаемой продукции пред- в корпусе типоразмера 1206; серт» (срок действия до 2020 года), что пре- ставлена на сайте www.erkon-nn.ru. доставляет право на разработку новых ви- – номинальное сопротивлением 50 и дов и производство серийной продукции в 100 Ом; интересах Министерства обороны РФ. – диапазон рабочих частот до 6 ГГц; – КСВН в рабочей полосе частот не бо- лее 1,25. С момента основания предприятие явля- ется лидером в разработке, производстве и реализации электрорадиоизделий про- НОВЫЕ РОССИЙСКИЕ ПЛИС Основные характеристики новых ПЛИС ● программируемый режим верификации приведены в таблице. конфигурационной памяти без выхода из АО «ВЗПП-С» (г. Воронеж) является одним рабочего состояния; из крупнейших поставщиков элементной базы К 2020 году предприятие планирует выпуск для предприятий-изготовителей радиоэлек- новой ПЛИС 5578ТС064 (АЕНВ.431260.402ТУ), ● программируемые блоки удержания вы- тронной продукции, средств связи и важней- предназначенной для замены зарубежных ми- водов пользователя в последнем состо- шей аппаратуры специального назначения. кросхем EP3C55 фирмы Altera: янии; ● программируемый режим циклической В 2019 г. предприятие освоило производ- ● имеется интерфейс передачи данных ство (к уже выпускающимся ПЛИС 5576ХС1Т, перезаписи конфигурационной памяти; LVDS; 5576ХС4Т, 5576ХС6Т, 5576ХС7Т, 5578ХС024, ● встроенная система конфигурирования, 5578ХС034) программируемых логических ● для конфигурирования ПЛИС рекоменду- интегральных схем 5578ТС084 и 5578ТС094: обеспечивающая многократное перепро- ется использовать однократно програм- ● ПЛИС 5578ТС084 (АЕНВ.431260.422ТУ) граммирование; мируемую микросхему ПЗУ 5578РТ035 ёмкостью 16 Мбит производства АО предназначена для замены зарубежных «КТЦ «ЭЛЕКТРОНИКА»; микросхем EP3C16 фирмы Altera. Выпу- скается в 144-выводном металлокерами- ● для проектирования используется ческом планарном корпусе МК 4248.144–1. САПР Quartus II и дополнительное ПО ● ПЛИС 5578ТС094 (АЕНВ.431260.423ТУ) разработки и производства АО «КТЦ предназначена для замены зарубеж- ЭЛЕКТРОНИКА»; ных микросхем EP3C25 фирмы Altera. Выпускается в 304-выводном метал- ● выпускается в 352-выводном корпусе МК локерамическом планарном корпусе 4254.352–1. МК 4251.304–2. Для всей номенклатуры ПЛИС, выпускае- Основные характеристики ПЛИС 5578ТС084, 5578ТС094 и 5578ТС064 мых АО «ВЗПП-С», имеются комплекты не- обходимых для разработчика инструментов. Характеристики ПЛИС 5578ТС084 ПЛИС5578ТС094 ПЛИС 5578ТС064 www.vzpp-s.ru Ёмкость системных вентилей 800 000 1 200 000 3 000 000 Тел.: +7 (473) 227-9527 Количество эквивалентных логических элементов 15 408 24 624 55 856 Объём встроенной памяти, Кбит 504 594 2 340 Количество умножителей 18×18, шт. 56 66 156 Количество выводов, программируемых пользователем 84 195 279 Количество блоков ФАПЧ 4 Напряжение питания ядра, В 1,2 ±0,05 Напряжение питания периферии, В 2,5 ±5% СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 5

РЫНОК На правах рекламы МИНИАТЮРНЫЙ ВЧ Уровень фазовых шумов, дБ/Гц для 100 МГц, SIN, менее МАЛОШУМЯЩИЙ ПРЕЦИЗИОННЫЙ при отстройке 12 3 4 ТЕРМОСТАТИРОВАННЫЙ (только SIN) (только SIN) КВАРЦЕВЫЙ ГЕНЕРАТОР 10 Гц 100 Гц –95 –98 –100 –102 ГК269М-ТС 1000 Гц –135 10 000 Гц –127 –130 –133 –163 АО «МОРИОН» (Санкт-Петербург), веду- 100 000 Гц –175 щее предприятие России и один из мировых –157 –160 –162 –178 лидеров в области разработки и серийного производства кварцевых приборов стаби- –172 –172 –177 лизации и селекции частоты, представляет новый миниатюрный высокочастотный ма- –174 –176 –180 лошумящий прецизионный термостатиро- Уровень фазовых шумов при различной ванный кварцевый генератор ГК269М-ТС. отстройке представлен в таблице. Генератор имеет стандартную частоту Генератор выпускается в вариантах с 100 МГц и характеризуется: КМОП и SIN выходным сигналом. ● температурной нестабильностью до ±5×10–8; ● широким диапазоном рабочих темпера- ГК269М-ТС применяется в измерительной и радиолокационной технике, цифровом телеви- тур от –40 до +85°С; дении, системах связи и синтезаторах частоты. ● быстрым выходом на рабочий режим Дополнительную информацию об этих и <2 мин; других приборах можно получить у специ- ● напряжением питания 5 В. алистов АО «МОРИОН». Прибор выполнен в миниатюрном корпусе www.morion.com.ru с размерами 21×13×9,5 мм (DIL14). Тел.: (812) 350-7572 ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ РЕШЕНИЯ ДЛЯ ● 17\" дисплей с форматом изображения ● поддержка ОС: Win7, Win8.1, Win10, Linux; XGA и яркостью 350 кд/м2, совместимый ● яркость 1000 кд/м2; ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ с компьютерами серии Box PC; ● контрастность 1000:1; ТРАНСПОРТНОЙ СИСТЕМЫ ● разрешение 1920×357 пикселей; ● проекционно-емкостной или 5-проводной ● работа от сетей постоянного напряжения Сегодня во всём мире наблюдается тен- резистивный сенсорный экран; денция развития инфраструктуры обще- 24/36/47/72/96/110 В; ственного транспорта как наиболее под- ● блокируемые цилиндрические соедините- ● диапазон рабочих температур от –25 до +55°С; ходящего варианта для совершения ре- ли M12; ● температура хранения от –40 до +80°С; гулярных поездок. ● стойкость к ударным и вибрационным ● автоматическая регулировка яркости для Заглядывая в будущее, где интеллекту- различных внешних условий. воздействиям; альные транспортные платформы станут ● габаритные размеры: 815×68,6×78,1 мм; распространёнными, компания Litemax IPPS-1768-SKL2-WP – 17\" безвентилятор- ● вес: 6,94 кг. сфокусировалась на предоставлении ре- ный промышленный компьютер с сенсорным шений, связанных c информационными экраном со степенью защиты IP65 (по перед- http://prosoft.ru системами для пассажиров, например, ней панели), совместимый с компьютерами Тел.: (495) 234-06-36 автоматическая оплата за проезд, усо- серии Box PC: вершенствованиями перевозок, диспет- ● процессор Intel 6-го поколения Core™ i3/i5/i7; черских для видеонаблюдения и приме- ● яркость 1600 кд/м2; нениях для подвижного состава. Для ре- ● разрешение 1280×1024 пикселей; ализации этих задач компания Litemax ● проекционно-емкостной сенсорный экран представляет новый ряд модулируемых промышленных компьютеров и моноблоч- с 10 точками касания. ный панельный компьютер. ITRP-2845-SKL2-WG00 – 28\" безвен- Предлагая пассажирам наиболее эф- тиляторный панельный промышленный фективный вариант маршрута и различ- компьютер со степенью защиты IP54, сер- ные интеллектуальные сервисы, машинист тифицированный по стандарту EN50155: может организовывать и обновлять инфор- ● процессор Intel 6-го поколения i3/i5/i7; мацию в режиме реального времени че- ● чипсет Intel® Skylake-U встроенный; рез Интернет. ● память 1×260-контактная DDR4 2133 МГц Для систем управления на железнодо- SDRAM; максимально до 16 Гбайт; рожном транспорте предлагаются следу- ● системный ввод/вывод: 1×COM, 1×HDMI, ющие системы. 2×USB 2.0, 2×LAN, соединитель тип M12; IPPS-1702-KBL5-WR – 17\" безвенти- ● Ethernet: 2×Gigabit Ethernet (1× Intel ® I210, ляторный промышленный компьютер со степенью защиты IP65 на основе процес- 1× Intel ® I219LM); сора Intel® 7 Core™ i: ● расширительный слот: 1×Mini-PCIe (пол- норазмерный с SIM), 1×Mini-PCIe (полно- размерный, совместный с mSATA); 6 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

РЫНОК На правах рекламы СИНТЕЗАТОР ЧАСТОТ Основные характеристики LNO-66H-RF: ● диапазон рабочих температур –40…+60°С; 100 МГЦ – 20 ГГЦ ● диапазон частот от 100 МГц до 20 ГГц; ● интерфейс управления SPI; ● мин. шаг перестройки 100 МГц; ● габаритные размеры (В×Ш×Г) – 13×87,5× ООО «АДВАНТЕХ» (Advantex), россий- ● уровень фазового шума (при опорном сиг- ский разработчик и производитель СВЧ- ×135,0 мм. узлов и систем, представляет целочислен- нале 100 МГц): –104 дБн/Гц при отстрой- www.advantex.ru ный синтезатор частот LNO-66H-RF. ке 10 кГц @ 10 ГГц, ● время перестройки <10 мкс (во всех слу- Тел.: (495) 721-4774 Синтезатор отличается широким рабочим ди- чаях); апазоном выходных частот, высоким быстродей- ● выходная мощность (калиброванная) от ствием, низким уровнем негармонических состав- –14 до +10 дБм с шагом 0,5 дБ; ляющих и невысокой стоимостью относительно ● частота внешнего опорного сигнала 100, зарубежных аналогов. Синхронизация осущест- 200, 400 и 800 МГц; вляется только от внешнего опорного сигнала. ДВУНАПРАВЛЕННЫЕ ством. Энергия во время фазы рекуперации те- Чтобы в полной мере использовать ис- стирования мотора может быть принята самим ключительную производительность EA-PSB ИСТОЧНИКИ ПИТАНИЯ СЕРИИ EA-PSB 10000 и отдана обратно в электросеть. 10000 на 30 кВт для множества испытуемых объектов, EA предлагает пользователю инту- EA-PSB 10000 НА 30 КВТ КПД устройств EA-PSB 10000 на 30 кВт итивно понятное управляющее программное ведёт к явному сокращению генерации теп- обеспечение. С помощью EA Power Control Новый источник питания EA-PSB 10000 на ла. Тем не менее, и эти высокоэффектив- можно дистанционно контролировать до 30 кВт от EA Elektro-Automatik генерирует на ные устройства показывают потери произ- 20 устройств, управлять дополнительными 100% больше мощности, чем приборы преды- водительности при максимальной нагрузке. функциями и использовать практичный сбор дущей серии. При этом в стойке он занимает По этой причине ЕА предлагает водяное ох- данных. Ещё одной новой функцией являет- высоту 4U при увеличении объёма всего на лаждение как опцию для своей новой про- ся программа для имитации батареи. Таким треть. В сопряжённых параллельных режи- дукции, где до 95% потерь мощности рас- образом, заказчик может использовать EA- мах это компактное изделие способно про- сеиваются через жидкость. Пользователи PSB 10000 для тестирования своего обору- изводить общую мощность до 1,92 мВт. Про- извлекут пользу не только от уменьшения дования практически в реальных условиях. изводители систем хранения энергии смогут тепла, но и от защищённого и надёжного получить от этого значительную пользу. На дизайна новых источников питания. Таким www.niphrit.ru 5 дюймовом сенсорном дисплее можно на- образом, возможна беспроблемная эксплу- Тел.: (499) 995-0852, (499) 645-5192 прямую производить установки устройства. атация в неблагоприятных условиях окру- жающей среды (повышенная влажность и Двунаправленный источник питания предла- пыль). Новое, полностью цифровое управ- гает рабочий КПД до 96% в обоих режимах: ис- ление позволяет удалённо задавать специ- точника и нагрузки с рекуперацией. Устройство альные ПИД-параметры, которые отличают- способно без задержки переключаться из ис- ся от заводских настроек. точника в поглотитель энергии. Например, за- ряд и разряд накопителя энергии с различными диапазонами можно выполнить одним устрой- РЫНОК ICAPE РОССИЯ ли, мы полагаемся на расширенную команду отраслевых выставках. Наши услуги универ- продаж и на оптимизацию расходов на логи- сальны и включают в себя доставку по всему ПРОДОЛЖАЕТ РАСТИ стику, что играет большую роль в России». миру. Клиенту удобно работать с одной ком- Группа ICAPE производит печатные пла- панией для разных видов продукции и техно- В течение 3 лет ICAPE Россия планирует логий. Именно это делает компанию ICAPE ты и заказные технические детали в Китае войти в топ-3 игроков российского рынка пе- крупным игроком рынка микроэлектроники». с 1999 года. 1700 клиентов в 70 странах уже чатных плат с оборотом в $10 млн. оценили качество услуг и продукции компа- По всем интересующим вопросам об- нии. Каждый месяц ICAPE Group доставляет Компания ICAPE Group присутствует на ращайтесь в российский офис компании 22 млн печатных плат и 5 млн технических де- российском рынке печатных плат и техни- ICAPE по телефону 8 (495) 668-11-33 или талей. В 2018 оборот ICAPE Group составил ческих деталей 15 лет. Хорошие результа- e-mail: [email protected]. $140 млн. В 2019 году он вырастет на 20%. ты и большое количество клиентов способ- В техническом офисе в Китае работает 210 ствовали стабильному развитию. В 2013 году высококлассных инженеров. В мае 2019 го- компания открыла офис в Москве. С тех пор да российское отделение ICAPE переехало в ICAPE Россия укрепляет свои позиции, и в новый офис, при этом команда пополнилась 2019 году перед ней стоит задача завоевать двумя новыми менеджерами по продажам. доверие ещё бо′льшего количества клиентов. «Финансовые результаты показывают ста- Стефан Барре, вице-президент ICAPE по бильный рост прибыли ICAPE Россия. Мы Европе, так комментирует ситуацию: «Россий- планируем заработать $8,3 млн в 2019! – го- ский рынок сложный, поскольку в приоритете ворит Йоанн Винсент, генеральный дирек- высокие технологии. Мы отмечаем, что ICAPE тор ICAPE Россия. – Чтобы достичь этой це- Россия стабильно растёт благодаря работе на СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 7

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Разработка и изготовление микросборок на многослойной керамике Андрей Щербина (Москва) вых транзисторах VT2 и VT3, до 4 Вт на каждом. Микросборка должна работать Развитие радиоэлектронной промышленности тесно связано в условиях вакуума. Максимальная тем- с минимизацией изделий и применением высоко интегрированных пература кристаллов не должна превы- сборок. Получение максимальной производительности при минимальном шать +125°С при максимальной допу- занимаемом объёме неизбежно приводит к значительному нагреву стимой температуре окружающей сре- электронных компонентов. Данная проблема может быть решена ды +65°С. посредством использования подложек с высокой теплопроводностью. В экспериментальной схеме, предло- В силовой электронике и микро- циентом теплового расширения, низ- женной разработчиком, использова- электронике используются керамиче- кими диэлектрическими потерями и лись корпусные транзисторы в корпу- ские подложки, полученные на основе высокой механической прочностью. се КТ-94. В микросборке используются процессов тонких или толстых плёнок. кристаллы транзисторов с параметра- Компанией «ТЕСТПРИБОР» освоены В качестве примера применения дан- ми, приведёнными в таблице 1. Разме- технологии изготовления однослой- ных технологий рассмотрим процесс ры кристаллов составляют 5,6×5,0 мм ных и многослойных подложек из кера- разработки корпуса для микросборки, и 7,33×7,31 мм. мики на основе оксида алюминия Al2O3, схема которой приведена на рисунке 1. нитрида алюминия AlN и оксида берил- Эта микросборка является частью схе- Для решения поставленной задачи лия BeO. Изделия из вышеуказанных мы DC/DC-преобразователя напряже- с учётом возможностей производства материалов характеризуются высокой ния. Основное требование, которое наиболее подходящими являются два теплопроводностью, низким коэффи- предъявлялось к корпусу микросбор- материала: оксид алюминия с чистотой ки, – отвод тепла, выделяемого на поле- 99,5% или нитрид алюминия. Параме- тры материалов приведены в таблице 2. Толщина одного слоя керамики после обжига составляет 0,25 мм. Рассмотрим, как отводится тепло от кристалла, установленного на керами- T, °C 144 136 127 VT2 119 110 102 Макс: 144 92,9 84,3 75,7 67,1 58,5 VT1 49,9 41,4 VT3 Рис. 2. Распределение тепла на Al O размером 23 80×80 мм Рис. 1. Принципиальная электрическая схема микросборки T, °C 80,4 Макс: 80.4 79,9 79,5 Таблица 1. Параметры полевых транзисторов 79 Наименование Uси, В Iс, А Rси, Ом С11, нФ Корпус Размер, мм 78,5 2П768П92 400 11 0,42 1,9 КТ-94 11,6×16,0 78,1 2П768П-5 400 11 0,42 1,9 Кристалл 5,6×5,0 77,6 2П794В92 400 18 0,2 3,3 КТ-94 11,6×16,0 77,2 2П794В-5 400 18 0,2 3,3 Кристалл 7,33×7,31 76,7 76,2 75,8 75,3 74,9 Рис. 3. Распределение тепла на AlN размером 18×18 мм 8 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

Наименование параметра Керамические подложки Керамические подложки Реклама с металлизацией на основе с металлизацией на основе Материал проводников толстопленочной технологии тонкопленочной технологии и металлизации W/Ni-Au или Mo/Ni-Au TiW/Au; TaN/TiW/Au; TiW/Ni/Au; Поверхностное сопротивление (Ni 5 мкм max, Au 0,5 мкм max) TaN/TiW/Ni/Au; TaN/NiW/Au/Cu/Ni/Au проводников 10,0 мОм/□ ― Сопротивление переходных отверстий размером (Ø0,2×0,25) мм 6,0 мОм ― A 0,20 0,20/020 B 0,60 0,25/025 C 0,20 0,15/0,20 D 0,20/0,25 0,15/0,20 E 0,20/0,30 0,15/0,38 F 0,25/0,65 0,15/0,30 G 0,60/0,60 0,25/0,50 H 0,60/- 0,15/-

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ку из оксида алюминия и нитрида алю- Таблица 2. Параметры керамики Оксид алюминия (99,5%) Нитрид алюминия миния, при условии, что тепло с под- Al O AlN ложки может рассеиваться только с Материал основания корпуса микросборки на Химическая формула 23 2397…2507 корпус изделия, куда будет установ- Температура плавления, °C +1027…+1727 лена микросборка. Одним из крите- Максимальная рабочая температура, °C 2072 риев определения достаточной пло- Коэффициент теплового расширения, 1×10–6•°C–1 +1750 4,3…9,0 щади для отвода тепла от кристалла – Удельная теплоёмкость, Дж/(кг•К) 7,0…8,4 740–820 это температура в установившемся Теплопроводность, Вт/м2•K 880 60…177 режиме. Она не должна превышать Диэлектрическая проницаемость 25,5…35,0 8,3…9,3 +80…+85°С при температуре окружа- Объёмное удельное сопротивление, Ом•см ющей среды +20°С. 9,8 >1014 >1014 Кристалл размером 5,6×5,0 мм, уста- новленный в центр керамической под- Макс: 80.4 T, °C ложки на основе оксида алюминия раз- Рис. 4. Распределение тепла на AlN размером 36×18 мм от двух кристаллов 80,4 мером 80,0×80,0 мм, нагревается до температуры выше +140°С (см. рис. 2). 80 При этом тепло не рассеивается по 79,5 всей площади подложки. Таким обра- 79 зом, данное решение не удовлетворяет 78,6 предъявляемым к изделию требовани- 78,1 ям. Аналогичные результаты получают- 77,7 ся и для второго кристалла размером 77,2 7,33×7,31 мм. 76,7 Кристалл размером 5,6×5,0 мм, уста- 76,3 новленный в центр керамической под- 75,8 ложки из нитрида алюминия размером 75,4 18,0×18,0 мм, нагревается до +80,4°С (см. 74,9 рис. 3), что удовлетворяет требовани- ям. Расчёт температуры второго кри- Одной из технологий производ- ● коэффициент теплового расширения сталла размером 7,33×7,31 мм, установ- ства, которой обладает компания АО (КТР) высокотемпературной керами- ленного на такую же подложку, показал «ТЕСТПРИБОР», является производ- ки достаточно близок к КТР кремния, результат +78,9°С, что также удовлетво- ство высокотемпературной керами- что позволяет монтировать кристал- ряет требованиям задания. ки HTCC. Отличительная особенность лы непосредственно на керамическое данной керамики от низкотемператур- основание; На рисунке 4 представлено расчётное ной заключается в более высокой тем- распределение температуры кристал- пературе спекания слоёв керамических ● высокие диэлектрические и тепло- лов, установленных на керамическую плат – +1500…+1600°С (в технологии вые характеристики корпусов: в за- подложку 36,0×18,0 мм, при работе двух LTCC температура спекания не превы- висимости от используемой марки транзисторов одновременно. Макси- шает +1000°С). Достоинствами керами- керамики электрическая прочность мальная температура нагрева кристал- ки HTCC являются: варьируется от 45 до 60 кВ/мм, тан- ла не изменилась. Исходя из получен- ● малые допуски на размеры – благода- генс угла диэлектрических потерь ных результатов, выбранные габариты (tg δ) – от 0,006 до 0,021, а диэлек- корпуса составили 36,0×18,0 мм. ря низкому коэффициенту теплового трическая проницаемость (e) – от расширения обеспечивается повышен- 6 до 10 в гигагерцовом диапазоне ная стабильность размеров корпусов; частот; Таблица 3. Технологические возможности производства керамики HTCC Технологический элемент Размер, Обозначение e Сигнальные дорожки j мкм a df Ширина площадки ≥250 b Контактные Расстояние между площадками ≥200 c g h площадки d i Расстояние от площадки до края ≥150 e Сквозные отверстия Сигнальные подложки f m n дорожки ≥150 g Диаметр отверстия ≥400 h cb a Контактные Сквозные Диаметр площадки ≥650 i площадки отверстия j Шаг отверстия ≥650 k Расстояние от площадки до края k l ≥150 l подложки ≥100 m Ширина дорожки Расстояние между дорожками ≥500 n Расстояние от дорожки до края ≥400 подложки a + 300 ≥600 Диаметр отверстия ≥200 Диаметр площадки Расстояние между вырезами Расстояние от площадки до проводящего слоя 10 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Рис. 5. Корпус микросборки Рис. 6. Внешний вид микросборки ● возможность создания многослой- Исходя из имеющихся технологи- ной на отдельных элементах в корпу- ных герметичных керамических плат: ческих возможностей был разработан сах. Это особенно важно для изделий, высокотемпературная керамика име- корпус микросборки (см. рис. 5). Так как предназначенных для использования ет плотную структуру, а после спека- площадь для отвода тепла под кристал- в космической технике. ния многослойные керамические мо- лом довольно большая, то плотность дули становятся монолитными; микросборки получилась относитель- В более сложных схемах и больших но низкой. Внешний вид микросборки сборках при многоуровневом располо- ● хорошее заполнение переходных (корпуса с установленными компонен- жении компонентов проще не делать отверстий и линий металлизации в тами) представлен на рисунке 6. экран на всю сборку, а реализовать плате вольфрамовой или молибде- защиту отдельных элементов от ради- новой пастой; Данная микросборка содержит 4 кри- ации, что уменьшает массу изделия. сталла и 12 SMD-компонентов. Преиму- ● высокая твёрдость используемых ке- щества данной микросборки, и вообще АО «ТЕСТПРИБОР» имеет возмож- рамических материалов. микросборок, в том, что она занимает ность разработки и изготовления Гарантированные технологические меньше места, имеет меньшую массу по микросборок на многослойной кера- сравнению с этой же схемой, сделан- мике из Al2O3 и AlN согласно требова- возможности производства данной ниям заказчика. керамики приведены в таблице 3. Надежные тестовые решения требуют лучших технологий РАЗРАБОТКА Получайте полностью работоспособные опытные образцы ПРОИЗВОДСТВО Реклама Сделайте производственную линию совершенной с технологиями JTAG СЕРВИСНОЕ ОБСЛУЖИВАНИЕ И РЕМОНТ We are boundary-scan.® Ремонтируйте цифровые платы даже при отсутствии CAD-данных на них www.jtag.com • www.jtaglive.com • +7 812 602 09 15 • [email protected] СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 11

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Особенности конструкции и применения СВЧ-вводов для соединителей миллиметрового диапазона Кива Джуринский ([email protected]) 7070: ε=4,1, tgδ=20×10–4. В нашей стра- не единственная марка стекла, приме- В статье рассматриваются особенности конструкции и применения няемого для изготовления изоляторов современных импортных и отечественных СВЧ-вводов для соединителей СВЧ-вводов, – С52-1: ε=5,2, tgδ=95×10–4. миллиметрового диапазона. Приводятся их основные типоразмеры На рисунке 2 показаны основные раз- и характеристики. Обсуждаются проблемы, возникающие как при меры СВЧ-вводов и их внешний вид. производстве СВЧ-вводов, так и при их монтаже. Расчётные значения предельной часто- Рабочий диапазон частот коакси- Реже разъём выполняется в виде резьбо- ты в зависимости от размеров коаксиаль- альных соединителей миллиметро- вой конструкции, вкручиваемой в кор- ной линии СВЧ-вводов, заполненной стёк- вого диапазона длин волн (далее сое- пус (см. рис. 1б). лами с разной диэлектрической прони- динители мм-диапазона) начинается цаемостью, приведены в таблице 1. с 30 ГГц. В эту группу входят следую- Герметичность соединителей обе- щие соединители: 3,5 мм (предельная спечивает миниатюрный металлосте- Для воздушной коаксиальной линии рабочая частота 33 ГГц), 2,92 мм клянный СВЧ-ввод, впаиваемый в кор- отношение D1/d=2,3 [2, 3]. Для СВЧ- (40 ГГц), 2,4 мм (50 ГГц), 1,85 мм (65 ГГц), пус изделия. Ввод представляет собой вводов с предельной частотой 125 ГГц 1,0 мм (110 ГГц) и 0,8 мм (145 ГГц) [1–4]. спай стеклянного изолятора с металли- компания Thunderline-Z рекомендует В настоящее время разработаны и выпу- ческой втулкой (наружный проводник) применять вводы с центральным про- скаются составные (field replaceable – и центральным проводником. Изолято- водником диаметром 0,127 мм, наруж- заменяемые в полевых условиях) соеди- ры (стеклянные таблетки) СВЧ-вводов ным диаметром изолятора из стекла нители мм-диапазона, представляющие изготавливают из монолитного или Corning 7070 – 0,68 мм и наружным собой сочетание миниатюрного СВЧ- порошкового стекла. Для изготовле- диаметром ввода 1,52 мм. ввода и, собственно, соединителя, часто ния изоляторов СВЧ-вводов с предель- называемого СВЧ-разъёмом, с цанговым ной рабочей частотой до 40 ГГц при- ЗАРУБЕЖНЫЕ И ОТЕЧЕСТВЕННЫЕ соединением между ними [2, 3]. При меняют боросиликатное стекло марки СВЧ-ВВОДЫ этом СВЧ-разъём чаще всего выпол- Corning 7052 с диэлектрической про- нен в виде фланцевой конструкции – ницаемостью ε=4,9, тангенсом угла ди- За рубежом герметичные СВЧ-вводы прямоугольный или квадратный фла- электрических потерь tgδ= 80×10–4. Для выпускают многие американские ком- нец, прикручиваемый 2 или 4 винтами изготовления вводов с рабочей часто- пании, несколько европейских, а так- к стенке корпуса изделия (см. рис. 1а). той более 40 ГГц все зарубежные компа- же компании Юго-Восточной Азии. нии применяют стекло марки Corning В России СВЧ-вводы мм-диапазона выпускают несколько предприятий. ∅D1 СВЧ-вводы отечественных и зарубеж- ∅D ных компаний представлены в табли- це 2. Размеры в примечаниях табли- ∅d цы 2 соответствуют обозначениям, приведённым на рисунке 2. Фактиче- ll l ское количество производителей зна- чительно больше, прежде всего, за счёт 12 3 компаний Юго-Восточной Азии. Кроме того, многие крупные компании, раз- аб аL б рабатывающие и выпускающие соеди- нители мм-диапазона, сами не произ- Рис. 1. Составные соединители мм-диапазона: Рис. 2. Конструкция СВЧ-ввода (а) и его водят СВЧ-вводы, а приобретают их у а) фланцевые; б) резьбовые внешний вид (б) специализированных компаний. Рас- смотрим СВЧ-вводы некоторых про- Таблица 1. Предельная частота коаксиальной линии СВЧ-вводов изводителей. Предельная частота и размеры коаксиальной линии, заполненной стёклами с разной Компания Dynawave, начиная с диэлектрической проницаемостью 1985 года, выпускает герметичные металлостеклянные СВЧ-вводы 3 типо- Диаметр центрального Corning 7052 Corning 7070 С 52-1 размеров для составных соединителей проводника, d, мм 2,4 мм с предельной рабочей частотой (ε=4,9) (ε=4,1) (ε=5,2) 50 ГГц. Для соединителей 2,92 и 2,4 мм разработаны СВЧ-вводы 48 типораз- 0,23 f , ГГц D , мм f , ГГц D , мм f , ГГц D , мм меров, отличающихся только длина- 0,28 1 1 1 ми центрального проводника l1, l2, l3 0,30 пред. – пред. 1,22 пред. – 0,38 1,88 Отношение D /d – 64,2 – 2,01 38,8 2,52 1 42,0 1,78 52,7 1,51 36,2 28,6 41,0 1,93 49,9 1,62 6,7 30,9 2,4 38,8 2,05 6,35 5,35 12 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ (см. рис. 2). Предельная рабочая частота Таблица 2. СВЧ-вводы зарубежных и отечественных компаний этих вводов 46–49 ГГц. Для составных соединителей 3,5 и 2,92 мм компания Производитель d / D , мм f, ГГц Источник Примечания выпускает СВЧ-вводы 4 типоразмеров. 1 США Предельная рабочая частота этих вво- Thunderline-Z; Стёкла: дов 41–42 ГГц. Наконец, для соедини- Southwest Microwave; 0,23 / 1,7 40; 50; 65 www.thunderlinez.com, Corning 7070 телей 3,5 мм, а также SMA разработаны Delta Electronics Manafacturing; 0,30 / 1,93 40; 50 www.southwestmicro-wave.com, Corning 7052 СВЧ-вводы 18 типоразмеров с предель- Anoison Electronics; 0,38 / 2,50 40 ной частотой 37 ГГц. Sinclaier Manyfacturing www.deltarf.com, Стекло www.anoison.com, Corning 7070 Компания Sinclaier Manyfacturing www.sinclairmfg.com (Hermetic Solutions Group) произво- Стёкла: дит 30 различных герметичных СВЧ- Special Hermetic Products 0,23 / 2,0 65 www.shp.com Corning 7070 вводов с наружным диаметром D1 от 0,30 / 1,93 49 Corning 7052 1,27 до 2,49 мм для составных соеди- 0,38 / 2,5 40 нителей мм-диапазона. Вводы предна- Стёкла: значены для герметичного соединения Dynawave 0,23 / 1,6 50 www.dynawave.com Corning 7070 с корпусами из алюминиевых сплавов 0,28 / 1,93 46–50 Corning 7052 и титана. 0,30 / 1,93 и 46–48 41–42 – Компания Special Hermetic Products 2,50 (SHP) свыше 60 лет является одним из 0,33 / 1,98 37 – мировых лидеров производства гер- 0,38 / 2,50 Corning 7070, метичных металлостеклянных вво- порошковое дов и соединителей на их основе. SHP M/A-COM (TE Connectivity); 0,30 / 2,46 40 www.te.com выпускает 16 типов стандартных СВЧ- Gilbert Corning; 0,38 / 2,46 30 www.corninggilbert.com вводов с использованием стекла марок Amphenol (SV Microwave) 0,23 / 1,7 50; 65 www.svmicrowave.com Corning 7052 и Corning 7070 для при- 0,30 / 1,93 40 менения в изделиях с корпусами из Radiall (Франция) алюминиевых сплавов. Кроме того, Франция, Швейцария разработаны шесть типов прецизион- Huber+Suhner (Швейцария) ных вводов с диаметром центрально- 0,30 / 1,93; 46 www.radiall.com го проводника 0,23 и 0,3 мм и предель- Anritsu Corporation (Япония, 2,46 40 ной частотой 65 ГГц. Центральный про- США) водник ввода скруглён с одного конца, 0,38 / 2,50 реже – с обоих концов. SHP имеет высо- Waka Manufacturing (Япония) кий уровень технологии пайки метал- 0,30 / 1,93 40 www.hubersuhner.com лостеклянных узлов: контролируются степень окисления металла, отсутствие Юго-Восточная Азия в спае микротрещин и менисков стек- ла, качество покрытия вводов. Компа- 0,23 / 1,7 65 www.anritsu.com ния гарантирует герметичность вво- 0,3 / 1,93 40 дов на уровне 10–8 см3/с (при давле- нии гелия 1 атм). 0,15 / 1,4 110 www.waka.co.jp 0,2 / 1,7 67 Компания Southwest Microwave разра- 0,3 / 1,93 40 ботала СВЧ-вводы 8 типоразмеров с изо- лятором из стекла Corning 7070 (см. рис. 3). Giga Lane Co., Ltd. (Корея) 0,3 / 2,0 50 www.gigalane.com l =1,6 мм, L=7,94 мм Вводы с центральным проводником диа- метром 0,23 мм предназначены для рабо- Bo-jiang Technology; 0,3 / 1,93 67 www.bojiang.com.tw www. 2 ты с составными коаксиально-микропо- Frontlynk Technologies (Тайвань) frontlynk.com лосковыми переходами с предельной 0,30 / 2,0; 40; 50; 65 Corning 7070, частотой 40, 50, 65 и 110 ГГц. Вводы с Chengdu AINFO Inc. (Китай) 0,38 / 2,50 40; 50 www.ainfoinc.com порошковое центральным проводником диаметром 0,3 и 0,38 мм применяют на частотах 40 Xi’an Elite Electronic Industry 0,23 / 1,7; 40; 50 www.xa-elite.com.cn – и 50 ГГц, а с диаметром 0,46 мм – на часто- (Китай) 0,25 / 1,7; тах 30 и 40 ГГц. Диапазон рабочих темпе- 0,30 / 1,9; 44 типа. Стёкла ратур СВЧ-вводов: –55…+300°С. 2,0; 2,5; 4,4 Corning 7070 и 7052 ТРЕБОВАНИЯ К КОНСТРУКЦИИ Cmpter Electronics (Китай) 0,23 / 1,73; 40; 50 www.cmpter.com – 0,31 / 1,93; И ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ 0,38 / 2,49 l =2 мм ГЕРМЕТИЧНЫХ ВВОДОВ ДЛЯ Российская федерация 2 СОЕДИНИТЕЛЕЙ ММ-ДИАПАЗОНА 0,3 / 2,4 40 l =4 мм АО «НПП «Исток» им. Шокина» Основные электрические параме- 2 тры (КСВН и величина потерь) гер- L=6 мм ТС3.575.343, ТС3.575.343-01 Покрытие: Н1.Зл2 www.istokmw.ru 0,4 / 3,4 36 l =1,8 мм. 2 КРПГ.433434.015, КРПГ.433434.015-02 Покрытие: Н3.Зл-Ко (6) 0,30 / 1,93 40 L=3,17 мм L=6 мм АО «НПФ «Микран» www.micran.ru L=11,8 мм 0,30 / 2,25 50 МК100А, МК100Б, МК100В. Покрытие: износостойкое золото L=3,17 мм, L=4 мм. МК100М, МК100МС. Покрытие: износостойкое золото СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 13

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 3,18 2,78 0,6 2,8 1,4 0,74 1,38 1.0 0.8 аб в ∅1,93 ∅0,3 Рис. 3. СВЧ-вводы компании Southwest Microwave c размерами проводников: ∅1,7 а) 0,23/1,7 мм; б) 0,3/1,93 мм; в) 0,38/2,4 мм ∅0,2 метичных коаксиальных соедините- ∅1,4 лей миллиметрового диапазона во ∅0,15 многом зависят от точности изго- товления металлостеклянного СВЧ- а бв ввода. С ростом предельной частоты СВЧ-вводы становились всё миниа- Рис. 4. СВЧ-вводы компании Waka: а) 01S0745-00 для соединителей 2,92 мм; б) 01S0743-00 для тюрнее, технология их изготовления соединителей 1,85 мм; в) 01S0742-00 для соединителей 1,0 мм усложнялась и достигла своего апогея в виде соединителя 1,0 мм с предель- Необходимо также учесть, что с дит к невоспроизводимости волново- ной частотой 110 ГГц. Этот соедини- ростом частоты f уменьшается глуби- го сопротивления и КСВН СВЧ-ввода. тель предназначен для применения на скин-слоя (δ) [3]: Сложно обеспечить высокую точность в автомобильном радаре, беспровод- размеров стеклянных таблеток, изго- ной локальной сети, высокоскорост- δ=50300× (ρ/μr)×f, тавливаемых и из стеклянных капилля- ных оптических и электрических пре- где μr - магнитная проницаемость, ρ – ров. В этом случае необходимо вводить образователях и в сверхширокопо- проводимость. в технологию изготовления операции лосной измерительной аппаратуре. Так как глубина скин-слоя на часто- шлифовки капилляра по наружно- Оригинальный дизайн этого соеди- те 110 ГГц для сплава железо-никель- му диаметру и тонкой шлифовки по нителя был разработан Юлиусом Бот- кобальт, покрытого золотом, не превы- торцам таблетки. На параметры СВЧ- кой и Полом Уотсоном из компании шает 0,3 мкм, поверхности проводни- ввода может влиять точность внутрен- Hewlett-Packard в конце 1980-х годов. ков коаксиальной линии СВЧ-ввода него диаметра исходного стеклянного Конструкция герметичных СВЧ-вводов должны быть микроскопически гладки- капилляра, но её влияние меньше, чем японской компании Waka для состав- ми: высота неровностей должна состав- влияние наружного диаметра и высо- ных соединителей мм-диапазона пока- лять менее 1 мкм. ты таблетки. зана на рисунке 4. Значительно повышаются и требова- ния к точности изготовления стеклян- Проблемой для обеспечения мини- Для изготовления металлических ного изолятора. Размеры стеклянного мального КСВН являются конусообраз- деталей СВЧ-вводов традиционно заполнения коаксиальной линии СВЧ- ные наплывы стекла (выплески стекла) используется железо-никель-кобаль- ввода зависят от размеров проводни- в месте выхода центрального проводни- товый сплав ковар (сплав ASTM F-15), ков линии и размеров применяемой ка СВЧ-ввода из изолятора. Выплески коэффициент теплового расширения стеклянной таблетки. Высоту таблетки приводят к тому, что цанговый контакт (КТР) которого близок к КТР стандарт- с внутренним диаметром d1 и наруж- СВЧ-разъёма упирается в его торцевую ных боросиликатных стёкол. Диа- ным диаметром D1 рассчитывают по поверхность, создавая обрыв наружного метр центрального проводника СВЧ- формуле: V1 =V2, где V1 – объём стеклян- проводника коаксиальной линии («зем- ввода соединителя 1,0 мм равен все- ной таблетки до пайки СВЧ-ввода, а V2 – ли» по СВЧ). Если же соединитель попы- го 150 мкм с допуском ±5 мкм, что объём стекла, заполняющего внутрен- таться стянуть плотнее, то ламели его только в 2,5–3,0 раза больше диаме- нее пространство СВЧ-ввода. Эту фор- цанги раскрываются на выступающем тра человеческого волоса. Внутрен- мулу можно записать в виде: наплыве стекла, нарушая их плотный ний диаметр наружного проводника контакт с центральным проводником ввода равен 1,0 мм с допуском ±5 мкм. (D12 – d12)×h1 =(D22–d2)×h2, СВЧ-ввода. В результате этого образу- Кроме того, для надёжного соедине- где D1, d1, h1 – наружный, внутренний ется дополнительная неоднородность, ния СВЧ-ввода с фланцевым соедини- диаметры и высота таблетки до пайки приводящая к рассогласованию КСВН, телем необходимо обеспечить распо- СВЧ-ввода, D2 – наружный диаметр изо- в основном, в области высоких частот ложение центрального и наружного лятора в спаянном СВЧ-вводе, d – диа- (более 30 ГГц). Поэтому неслучайно проводников ввода с соосностью не метр центрального проводника. h2 – компания Thunderline-Z в качестве под- хуже 5 мкм. Для упрощения введения высота изолятора в спаянном СВЧ- тверждения высокого уровня своей тех- центрального проводника диаметром вводе: нологии приводит отсутствие менисков 150 мкм в цангу соединителя сопря- в выпускаемых СВЧ-вводах. гаемый конец проводника выполня- h2 = (D12 – d12)×h1 /(D22- d2). ют конической формы. Обеспечить При столь малых размерах СВЧ-ввода Стандартная технология изготовле- конусность методами механической точность размеров стеклянной таблет- ния металлостеклянных спаев включа- обработки, включая шлифование, не ки не должна превышать ±10 мкм. ет в себя предварительное окисление удалось. Для решения этой задачи при- Такую точность, по-видимому, чрезвы- металлических деталей, закрепление меняется анодное травление [5]. чайно сложно обеспечить при изготов- всех компонентов спая в графитовой лении стеклянной таблетки из порош- оснастке, а затем пайку в высокотем- ка стекла по «керамической техноло- пературной печи. Требования к точно- гии». К тому же спечённая таблетка сти изготовления графитовой оснаст- после пайки СВЧ-ввода имеет трудно ки для высокотемпературной (более контролируемую газовую пористость. +900°С) пайки СВЧ-вводов значитель- В результате этого неконтролируемым но повышаются. Поскольку централь- образом изменяется диэлектрическая ный проводник должен быть почти иде- проницаемость стекла. Это приво- 14 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ально концентричен с наружным про- Пайка Припой ∅0,7±0,025 водником (соосность не хуже 5 мкм), ПОС-61 ∅1,68±0,05 размеры допусков на графитовой Микрополосковая ∅1,98±0,025 оснастке должны быть очень малень- плата кими. Так как графит по своей приро- де анизотропный и довольно хрупкий 0,1±0,0125 0,43±0,05 0,08±0,015 материал, для изготовления оснастки Компенсирующий б 1,42+0,08 миниатюрных СВЧ-вводов применя- ют графит высокой чистоты со сред- зазор ним размером зерна не более 5 мкм [5]. а Кроме того, все монтажные операции (сборка и демонтаж после пайки) необ- Рис. 5. СВЧ-ввод МК100А: а) установка в корпус изделия; б) разделка корпуса под установку ввода ходимо выполнять с использованием оптического микроскопа при увеличе- (пузырьки СО2) вследствие завышен- Центральный проводник СВЧ- нии до 40 крат [5]. При таком увеличе- ного содержания углерода в метал- ввода должен быть соединён с поло- нии даже небольшая вибрация на рабо- ле, а также низкой температурой и ском микрополосковой линии (МПЛ). чем месте или неустойчивость рук опе- малой продолжительностью отжига В области перехода с МПЛ на коакси- ратора создают проблемы при сборке. металлических деталей перед пай- альную линию СВЧ-ввода на относи- кой СВЧ-ввода. Кроме того, причи- тельно коротком расстоянии должно ДЕФЕКТЫ В МЕТАЛЛОСТЕКЛЯННОМ ной появления пузырей может быть происходить превращение ТЕМ-волны, СПАЕ СВЧ-ВВОДА плохая предварительная очистка сте- распространяющейся в коаксиальной клянных изоляторов. Из-за этого так- линии, в квази ТЕМ-волну в МПЛ. Необ- В спаях стекла с металлом всегда име- же ухудшается адгезия стекла к метал- ходимо, чтобы соединение централь- ются внутренние напряжения: радиаль- лу. Отдельные мелкие разрозненные ного проводника с полоском МПЛ, а ные, тангенциальные и аксиальные. Эти пузыри не представляют опасности. наружного проводника СВЧ-ввода с напряжения могут быть коэффициент- Однако пузыри размером более 1/3 корпусом изделия обеспечивало опти- ными, вызванными различием в коэф- ширины спая и сплошные пузыри в мальные параметры согласования, фициентах термического расширения виде цепочек ослабляют спай: ухуд- достаточную механическую прочность (КТР) стекла и металла, временными и шают его прочность и герметичность. и устойчивость к воздействию внеш- остаточными. Причиной возникнове- них факторов. ния временных и остаточных напря- Нередко возникает брак по геоме- жений под действием градиента тем- трическим размерам и форме спая. Он На рисунке 5а показано соединение пературы является низкая теплопро- вызван неправильным выбором разме- «внахлёст», когда центральный прово- водность стёкол всех марок. Чтобы не ров стеклянного изолятора и металли- дник лежит на полоске МПЛ, осущест- произошло разрушение стекла в спае, ческой детали, ошибками при констру- вляемое низкотемпературной пайкой. необходимо, чтобы сумма всех напря- ировании оснастки для пайки и несо- Соединение «внахлёст» допустимо при- жений не превышала предела прочно- блюдением температурно-временного менительно к измерительной аппара- сти стекла. режима пайки. Ещё один дефект – силь- туре, не подвергающейся воздействию ное окисление металла, обусловлен смены температур и вибрациям. В изде- Основные дефекты спая стекла с наличием в защитной среде молекул лиях микроэлектроники СВЧ его при- металлом – это трещины и отлипание воды и кислорода. менение нежелательно, так как при стекла. Природа этих дефектов оди- циклическом изменении температу- накова: недопустимо высокие напря- ТРЕБОВАНИЯ К УСТАНОВКЕ ры из-за разности коэффициентов жения в стекле. Если стекло имеет сла- СВЧ-ВВОДОВ В КОРПУС термического расширения материа- бую адгезию к металлу, то происходит лов корпуса и платы оно подвержено его отлипание от металла. При силь- ИЗДЕЛИЯ разрушению. В таких случаях рекомен- ной адгезии в стекле, как в самом сла- СВЧ-вводы устанавливают в корпу- дуется применять перемычки, соединя- бом звене спая, возникают трещины. ющие торец центрального проводника Радиальная трещина в стекле возни- се изделия низкотемпературной пай- с полоском МПЛ [3]. Однако при этом кает, если КТР стекла больше КТР цен- кой. Для обеспечения требуемого уров- возникает проблема соединения пере- трального проводника. Если КТР стекла ня КСВН необходимо предусмотреть мычкой тонкого центрального прово- меньше КТР центрального проводни- в корпусе воздушную коаксиальную дника диаметром менее 0,3 мм с узким ка, возможно появление круговой тре- секцию и компенсирующую ступень- полоском МПЛ. щины [6]. Трещины и отлипания воз- ку. На рисунке 5а показан пример уста- никают из-за неправильного выбора новки СВЧ-ввода МК100А (АО «НПФ Поэтому для СВЧ-вводов мм-диапа- конструкции спая и соединяемых мате- «Микран») с центральным проводни- зона целесообразно применение риалов, недопустимо высоких скоро- ком ∅0,3 мм, наружным проводником скользящего контакта. Скользящий стей нагрева и охлаждения, плохого ∅1,93 и длиной 1,4 мм. На рисунке 5б контакт представляет собой миниа- отжига спая. приведена разделка корпуса под уста- тюрную трубку из термически упроч- новку этого ввода с указанием разме- нённой бериллиевой бронзы, покры- Другой распространённый дефект ров воздушной секции и компенсиру- тую износостойким золотом, раз- спаев – пузыри в стекле. Появле- ющей ступеньки. ние пузырей в стекле обусловле- но недостаточным обезуглерожива- нием металлических деталей спая СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 15

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 0,3 0,71 0,15 0,038 Рис. 6. Скользящий контакт для СВЧ-вводов с центральным проводником ∅0,3 мм [3] резанную вдоль продольной оси и аб имеющую на одном конце лепесток для соединения с МПЛ. Для централь- Рис. 7. Соединение СВЧ-ввода составного соединителя с МПЛ: а) без скользящего контакта; ного проводника ∅0,3 мм конструк- б) со скользящим контактом ция скользящего контакта показана на рисунке 6 [3]. ры и вибраций контакт скользит по крайней мере 4 зарубежные компании. поверхности центрального прово- Компания Anritsu выпускает серию кон- Основное назначение скользяще- дника СВЧ-ввода, что предотвращает тактов для соединения с центральными го контакта – повышение надёжно- образование напряжений в соедине- проводниками диаметром 0,3 и 0,4 мм. сти соединения МПЛ и центрально- нии с МПЛ. Huber+Suhner ограничилась выпуском го проводника СВЧ-ввода при темпе- скользящих контактов только для диаме- ратурных, вибрационных и ударных Соединение СВЧ-ввода фланцево- тра проводника 0,3 мм. Компании Radiall воздействиях. К тому же применение го составного соединителя с МПЛ без и Applied Engineering Products выпуска- скользящих контактов существенно скользящего контакта и со скользя- ют скользящие контакты для диаметров облегчает сборку изделий с большим щим контактом показано на рисунке 7. центрального проводника 0,3 и 0,38 мм. количеством СВЧ-вводов, расположен- При применении скользящего кон- Кроме этого Applied Engineering Products ных близко друг к другу. такта необходимо увеличить диаметр выпускает контакт для диаметра прово- воздушной коаксиальной секции Dc: дника 0,46 мм. В России производство При сборке скользящий контакт, Dc=2,3×dk, где dk – наружный диаметр скользящих контактов оригинальной представляющий собой цангу, акку- скользящего контакта. Увеличение диа- конструкции [7] освоил Иркутский релей- ратно, при наблюдении в микро- метра Dc облегчает изготовление кор- ный завод. скоп, надевают на центральный про- пуса изделия и очистку этой секции от водник СВЧ-ввода. Лепесток скользя- флюса в случае флюсовой пайки СВЧ- ЛИТЕРАТУРА щего контакта размещают на полоске ввода в корпус изделия. МПЛ и припаивают или приваривают 1. Джуринский К.Б., Криворучко В.И. Радио- (термокомпрессионной сваркой или В настоящее время разработку и выпуск частотные коаксиальные соединители с сваркой расщеплённым электродом) скользящих контактов осуществляют по предельной частотой 145 ГГц. Конец эво- к нему. При воздействии температу- люции соединителей? Современная элек- троника. №7. 2019. Реклама 2. Джуринский К.Б. Радиочастотные сое- динители, адаптеры и кабельные сбор- ки. – М., ООО «Ваш Формат», 2018. 400 с. 3. Джуринский К.Б. Современные радио- частотные соединители и помехоподав- ляющие фильтры. Под редакцией д.т.н. Борисова А.А. Изд-во ЗАО «Медиа Груп- па Файнстрит, С-Петербург, 2014. 426 с. 4. Джуринский К.Б. Миниатюрные коаксиаль- ные радиокомпоненты для микроэлектро- ники СВЧ. – М., «Техносфера», 2006. 216 с. 5. Powers М. Precision glass-to-metal seals for high frequency microwave applications. Conference Paper, April 2000. 6. Common Problems with Glass-to-Metal Seal Design. Elan Technology, www. elantechnology.com. 7. Джуринский К.Б., Коцюба А.М., Леген- кин С.А. Патент на полезную модель №162470. Скользящий контакт в диапазо- не СВЧ. Заявка № 2015143629. Приоритет полезной модели 12 октября 2015 года. 16 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

Простой выбор источника питания Компания XP Power предлагает широкий ряд стандартных и конфигурируемых устройств электропитания AC/DC и DC/DC. Источники питания сочетают подтверждённую надёжность с габаритами и ценой, соответствующими практически любому требованию. Источники питания Конфигурируемые Для монтажа на DIN-рейку открытого типа источники питания • от 5 до 960 Вт • от 5 до 350 Вт • от 25 до 5000 Вт • Сверхкомпактные • Высокоэффективная конструкция • AC/DC- и DC/DC-преобразователи • Компактная конструкция • Работа от одно- и трёхфазной сети • Сертифицированы для медицинского • Сертифицированы для медицинского и ИТ-оборудования и ИТ-оборудования Корпусированные источники DC/DC-преобразователи Высоковольтные источники питания • от 0,25 до 750 Вт питания • от 25 до 5000 Вт • Монтаж в отверстия печатной платы • До 500 кВ и 200 кВт • Высокоэффективная конструкция и поверхностный монтаж • Конструкция модульного типа • Для железнодорожного и для монтажа в стойку • Сертифицированы для медицинского и ИТ-оборудования и медицинского оборудования • Входное напряжение переменное и постоянное ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Выбор и использование ферритовых бусин для подавления звона в импульсных преобразователях .. Кристофер Ричардсон, Ранжит Браманпалли (Wurth Elektronik) 0В8с0т5актоьемпраансисимаWтрu..иrtвhаEюleтсkяtroфnеikр,ркиоттооврыыеебпуосзивноылятиюптоурмаезнмьешроивть06с0к3ориость ке 1 является прохождение через них нарастания импульсов в переходных процессах при коммутации MOSFET больших токов, номинальные сопро- верхнего плеча в синхронном понижающем преобразователе, чтобы тивления этих устройств по постоянно- уменьшить амплитуду и продолжительность звона. му току должны соответствовать требо- ваниям к мощности рассеивания. Кро- ВВЕДЕНИЕ ки маскируются основной частотой и ме того, необходимо также учитывать могут остаться незамеченными. Кроме рассеиваемую мощность устройствами «Звон» – распространённый термин, того, если пульсации основной часто- при преобразовании высокочастотно- обозначающий нежелательные колеба- ты относительно просто подавляют- го звона в тепло. Величину рассеивае- ния, которые происходят при комму- ся с помощью LC-фильтров, то с гармо- мой мощности высокочастотных токов тации ключа и наличии паразитных никами высших порядков дело обстоит трудно рассчитать, т.к. амплитуда сигна- индуктивностей и ёмкостей. Паразит- иначе. На частотах 50–200 МГц мно- лов почти полностью зависит от пара- ная ёмкость ключа, высвобождающая гие дроссели фильтра ведут себя не как зитных элементов. На практике ферри- энергию при его переключении, обра- индуктивности, а как ёмкости, и практи- товые бусины выбираются так, чтобы зует звон с паразитными индуктивно- чески перестают ослаблять сигналы. Схо- их номинальный ток в два раза превы- стями дискретных силовых дросселей, жим образом ведут себя и конденсаторы шал фактическое максимальное зна- проводников печатной платы, выводов фильтра, импеданс которых в диапазоне чение тока через эти элементы. При компонентов, разъёмов и т.д. Поскольку 50–200 МГц приобретает индуктивный небольшой мощности применяются у печатных плат всегда имеются пара- характер. В таких случаях более эффек- недорогие устройства для поверхност- зитные элементы, все импульсные пре- тивным способом фильтрации являет- ного монтажа, но при высоких значени- образователи генерируют, по крайней ся использование ферритовых бусин, ях мощности необходимо параллельно мере, незначительный звон. Частоты поскольку у них очень малое сопротив- устанавливать большие ферриты, что этих электромагнитных помех (ЭМП), ление на низких частотах (как прави- приводит к удорожанию схемы и умень- как правило, находятся в диапазоне ло, меньше 10 МГц). Однако у этих ком- шению свободного места на плате. 50–200 МГц. На этих частотах прово- понентов очень большие резистивные дники печатных плат, а также вход- потери в диапазоне частот от 10 МГц до В статье рассматриваются ферри- ные и выходные выводы работают как 1 ГГц, что зависит от их типа и конструк- товые бусины типоразмеров 0603 и антенны, приводя к появлению кондук- ции. Как правило, ферриты применяются 0805, которые позволяют уменьшить тивных помех и излучаемого шума. последовательно входным и выходным скорость нарастания фронта в пере- соединениям импульсных преобразова- ходных процессах при коммутации Большинство импульсных преобразо- телей, а также последовательно силовым MOSFET верхнего плеча в синхронном вателей работает на частотах до 5 МГц. ключам, как видно из рисунка 1. понижающем преобразователе, что, в Поскольку мощность высших гармони- свою очередь, позволяет уменьшить ческих составляющих, возникающих при Поскольку главным недостатком раз- амплитуду и продолжительность зво- коммутации, как правило, очень мала на мещения ферритовых бусин на рисун- на. В частности, уменьшение скорости частотах до 50 МГц и выше, на осцилло- нарастания фронта импульсов обеспе- грамме излучаемых ЭМП эти гармони- чивает превосходные результаты; при этом лишь незначительно возраста- F HIGH FIN+ F O+ + + + + + + + + + + VO D VIN – D – VIN – F VO – – LOW – F F IN– O– Рис. 1. Типовая схема синхронных понижающих преобразователей с использованием ферритовых бусин Статья впервые была опубликована в журнале «Электронные компоненты» № 4, 2017. 18 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

Реклама

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ VCC V VCC V ров с собственными MOSFET, что повы- IN IN шает применимость этого метода для управляющих микросхем многих дру- гих типов. R BOOT BOOT BOOT ВЫБОР ФЕРРИТОВОЙ БУСИНЫ Для рассматриваемого приложения DD предлагается демо-плата DC501A с син- R хронным понижающим контроллером LTC3703 Linear Technology. Упрощён- GATE ная схема его использования показа- на на рисунка 3а, а на рисунке 3б – пол- ная схема. Рис. 2. Способы реализации элемента, ограничивающего скорость нарастания фронта импульсов Измерение частоты звона Рассмотрим схему преобразовате- (Резисторы на затворе уменьшают время нарастания и спада импульсов, тогда как резисторы R BOOT ля, в которой отсутствуют элементы, ограничивающие скорость нараста- в бутстрепной цепи замедляют лишь нарастающий фронт) ния фронта. Как видно из рисунка 3а, типовое значение входного напряже- ют потери на переключение. Эта зада- Второй способ предпочтительнее по ния этого преобразователя составля- ча решается путём тщательного выбо- трём основным причинам. Во-первых, ет 48 В, выходное – 12 В, а максималь- ра и настройки сопротивления, уста- при его использовании ограничи- ный выходной ток – 6 А. Для захвата новленного в цепь затвора MOSFET или вается только скорость восходящего восходящего фронта сигнала комму- вывода с положительным напряжени- фронта, благодаря чему экономится тационного узла следует выбрать пол- ем питания для затвора в управляющей расходуемая мощность, т.к. в каждом ную полосу пропускания осциллогра- цепи. Однако ферритовая бусина того цикле замедляется только один пере- фа. Воспользуемся пробником с пру- же размера, что и резистор, так же или ходный процесс (при его замедлении, жинными наконечниками, который даже лучше справляется с поставлен- как известно, увеличиваются потери поставляется вместе с вольтметровы- ной задачей. Выбор бусины осущест- на переключение). Во-вторых, замед- ми щупами для осциллографов, чтобы вляется с помощью её технического ление скорости нарастания восходя- минимизировать поступление излу- описания, что намного сокращает вре- щего фронта управляющего MOSFET чаемых помех в контуре, образован- мя испытаний. в синхронном понижающем преоб- ном наконечником и гибким зазем- разователе может стать причиной воз- ляющим проводом. Для испытаний УСТАНОВКА БУСИНЫ никновения нежелательного сквозно- было выбрано приспособление с сек- го тока между шинами питания, когда цией из трёх выводов, находящихся ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНО БУТСТРЕПНОЙ оба MOSFET одномоментно находятся на расстоянии 2,54 мм друг от друга, СХЕМЕ во включённом состоянии. В-третьих, с центральным усечённым выводом если резистор затвора можно задей- (см. рис. 4). Вместо отсутствующего На рисунке 2 показаны два возмож- ствовать, только если MOSFET не встро- или утерянного пружинного наконеч- ных способа реализации элемента, ен в преобразователь, то бутстрепный ника можно с успехом задействовать ограничивающего скорость нараста- вывод доступен при использовании кусок неизолированного провода дли- ния фронта импульсов: в цепь затвора большинства понижающих регулято- MOSFET верхнего плеча или последо- вательно бутстрепной цепи. С1 1 нФ R1 10 Ом VCC 1 СмINк1Ф V = 48 В IN V V = 48 В MODE/SYNC VIN R2/SMD D1 IN IN FSET BOOST + DC 1 СмINк2Ф 68СмINк5 Ф VCC Si7852DP V = 12 В, 6 A R4 20 кОм FERRITE BAS19 R5 27 кОм D1 O С3 COMP TG C2 M1 D3 2,7 нФ С4 220 нФ Si7852DP B1100 BOOT R2 V = 12 В LTC3703 C2 100 нФ FB L1 8 мкГн FB TG LTC3703 SW o R8 15 кОм IMAX VCC CSS1 1 нФ C + 6A COUT3 C б VCC D3 270OмUTк1 Ф B1100 OUT4 R6 M2 SW INV DRVCC 10 Ом Si7852DP 2×10 мкФ R16 Si7852DP RUN/SS BG R13 2 кОм BG GND BGRTN 113 кОм С9 C7 C5 FB 680 пФ 1 мкФ 220 нФ R7 8,06 кОм а Рис. 3. Упрощённая схема (а) и полная схема (б), используемая в демо-плате DC501 (имеется элемент R2 для ограничения скорости нарастания фронта импульсов) 20 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ной 0,5–0,75 мм, обвитого вокруг кор- величиной 1 А или больше. Поскольку Рис. 4. Корректное измерение напряжения пуса пробника. их продолжительность не превышает с малым уровнем шума (Жёлтым кружком 100 нс, а вклад в разогревание феррита обозначен вывод с входным напряжением, На рисунке 5 масштаб отображения минимальный, ими можно пренебречь. розовым – вывод с выходным напряжением, сигнала выбран так, чтобы можно было бирюзовым – коммутационный узел) легко измерить частоту звона. В данном Выбор феррита с максимальным случае она равна 150 МГц. сопротивлением на частоте звона нальное сопротивление: 600 Ом при 150 МГц), а затем с ферритовой буси- Расчёт или измерение среднего Ферритовые бусины для поверх- ной 742792693 (типоразмер: 0603; бутстрепного тока ностного монтажа серии WE-CBF от номинальное сопротивление: 2200 Ом компании Wu.. rth Elektronik выпуска- при 100 МГц; на 150 МГц сопротивле- Средний бутстрепный ток силового ются с типоразмерами 0402–1812, а ние равно примерно 1500 Ом). MOSFET верхнего плеча рассчитывает- благодаря серийному производству ся следующим образом: у серии 0603 очень привлекательная Это устройство с максимальным цена. (Заметим, что в серии WE-TMSB сопротивлением на частоте звона IgDRIVE = 0,5×QG–MAX×fSW. имеются миниатюрные ферритовые позволяет наилучшим образом умень- В рассматриваемом примере пре- бусины). Несмотря на свои малые раз- образователь работает на частоте меры, даже компоненты серии 0603 с 260 кГц, а величина максимального максимальным сопротивлением при заряда на затворе равна 41 нКл. Исхо- 150 МГц могут работать со средним дя из того, что длительность передне- током 50 мА и тем более с управляю- го фронта импульса при коммутации щим током 5 мА, как в рассматривае- составляет 1% периода сигнала, для мом примере. образования максимального заряда затвора 41 нКл средний ток во вклю- На рисунках 6–9 сравнивается чённом состоянии MOSFET равен при- работа исходной схемы без элемен- мерно 5,3 мА: та управления скоростью нараста- IgDRIVE = 0,5×41 нКл × 260 кГц = 5,3 мА. ния фронта со стандартным резисто- В сигнал бутстрепного тока также ром 16,2 Ом, с ферритовой бусиной входят импульсные помехи, возника- 74279265 (типоразмер: 0603; номи- ющие при переключении тока MOSFET Рис. 5. Результаты измерения схемы без элементов управления Рис. 6. Звон схемы демо-платы DC501A в отсутствие схемы по управлению скоростью нарастающего фронта: период звона равен 6,64 нс, что соответствует частоте 150 МГц скорости нарастания сигнала при: VIN = 48 В; VOUT = 12 В; IOUT = 6,0 A; Кан.1 = VIN связан. по перем. току, Кан.2 – коммут. узел, Кан.3 = V AC OUT Рис. 7. Звон схемы демо-платы DC501A при использовании толстоплёночного Рис. 8. Звон схемы демо-платы DC501A при использовании 600-Ом резистора R2 величиной 16,2 Ом: V = 48 В; V = 12 В; I = 6,0 A; Кан.1 = VIN феррита 74279265 типоразмера 0603: V = 48 В; V = 12 В; I = 6,0 A; IN OUT OUT IN OUT OUT связан. по перем. току; Кан.2 – коммут. узел; Кан.3 = VOUT AC Кан.1 = VIN связан. по перем. току; Кан.2 – коммут. узел; Кан.3 = VOUT AC СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 21

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 80Напряжение коммутационного узла, В R2 = 0 Ом Рис. 9. Звон схемы демо-платы DC501A при использовании 2200-Ом феррита 70 R2 = 16,2 Ом 74279263 типоразмера 0603: VIN = 48 В; VOUT = 12 В; IOUT = 6,0 A; Кан.1 = VIN R2/Z = 600 связан. по перем. току; Кан.2 – коммут. узел; Кан.3 = V AC 60 R2/Z = 2200 OUT 50 40 30 20 10 0 Рис. 10. Сравнение напряжений коммутационного узла 1000 1000 100 100 Импеданс, Ом Импеданс, Ом 10 10 11 1 10 100 1000 1 10 100 1000 Частота, МГц Частота, МГц Z XL R а Z XL R б Рис. 11. Типовые частотные характеристики реактивного и активного сопротивлений, а также импеданса ферритовых бусин: а) 74279265 и б) 742792693 Таблица 1. Сравнение значений входного тока и КПД в зависимости от использования элементов рями. Замедление скорости нарастания управления крутизной сигнала сигнала при переключении MOSFET может привести к перегреву этого клю- Резистор R2 Входной ток, мА Входное Выходное Выходной ток, мА КПД, % ча, снижению общей эффективности напряжение, В напряжение, В 93,8 до неприемлемого уровня. 92,9 Толстоплёночный 1600 48 12 6000 93,2 В таблице 1 представлены значения шунт, 0 Ом 1614 93,1 входного тока и КПД рассматриваемой 1609 48 12 6000 схемы без элемента управления крутиз- Толстоплёночный 1612 ной сигнала, с подобранной величиной 16,2-Ом резистор 48 12 6000 R2 = 16,2 Ом и с двумя ферритовыми 0603 48 12 6000 бусинами. 0603, 600-Ом феррит Несмотря на то что для повышения 74279265 электромагнитной совместимости потребовалось немного уменьшить 0603, 2200-Ом феррит КПД, применение феррита с номиналь- 742792693 ным сопротивлением 2200 Ом имеет небольшое преимущество по эффек- шить не только амплитуду, но и про- (2200 Ом). На всякий случай напомним, тивности ограничения скорости нарас- должительность нежелательных коле- что на количество тепла, образующе- тания и уменьшения звона по сравне- баний (см. рис. 10), а его выбор не гося за счёт преобразования высоко- нию с использованием резистора. представляет особого труда и осущест- частотного сигнала, влияет активное вляется с помощью соответствующих (омическое) сопротивление. АНАЛИЗ ИЗЛУЧАЕМЫХ ПОМЕХ технических описаний. Потери мощности и её В этом разделе рассматривает- На рисунке 11 показаны типовые рассеивание ся соответствие излучаемых элек- частотные характеристики реактив- ного сопротивления, активного сопро- При управлении крутизной сигнала тивления и импеданса ферритовых достигается некий компромисс между бусин 74279265 (600 Ом) и 742792693 уменьшением ЭМП и растущими поте- 22 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ тромагнитных помех демо-платы 100 дБмкВ DC501A стандарту EN 55022 по ЭМС Предельные значения согласно EN55022 для ИТ-оборудования. Квазипиковая развёртка На рисунках 12–15 представлены частотные развёртки излучаемых ЭМП Усреднённая развёртка демо-платы DC501A для рассматрива- емых четырёх случаев: без ограничи- 0 100 МГц 1 ГГц вающего элемента, с ограничивающим –30 дБмкВ элементом R2, а также с использовани- ем двух ферритовых бусин с разными 30 МГц сопротивлениями. Рис. 12. Осциллограмма излучаемых ЭМП демо-платы DC501A без элемента управления крутизной На рисунке 16 сравниваются все ука- сигнала: V = 48 В; V = 12 В; нагрузка = 2,0 Ом занные развёртки, а в таблице 2 приво- дятся уровни излучаемых ЭМП в диапа- IN OUT зоне 150 МГц в зависимости от исполь- зуемых ограничивающих элементов. 100 дБмкВ В своей совокупности, развёрт- Предельные значения согласно EN55022 ки излучаемых ЭМП подтверждают Квазипиковая развёртка данные, взятые из частотной обла- Усреднённая развёртка сти: правильно подобранный рези- стор, установленный последователь- 0 100 МГц 1 ГГц но положительному выводу питания –30 дБмкВ бутстрепной схемы, уменьшает квази- пиковые и усреднённые уровни излу- 30 МГц чаемых помех примерно на 10 дБмкВ, а ферритовая бусина с максимальным Рис. 13. Частотная развёртка излучаемых ЭМП демо-платы DC501A с R2 = 16,2 Ом: V = 48 В; V = 12 В; сопротивлением на основной частоте IN OUT шума работает не хуже, а часто и луч- ше этого резистора. нагрузка = 2,0 Ом УПРАВЛЕНИЕ ВКЛЮЧЕНИЕМ 100 дБмкВ Предельные значения согласно EN55022 Квазипиковая развёртка И ВЫКЛЮЧЕНИЕМ В ДРАЙВЕРАХ Усреднённая развёртка ЗАТВОРА В НИЖНЕМ ПЛЕЧЕ 0 100 МГц 1 ГГц Управление скоростью нарастания –30 дБмкВ фронтов импульсов осуществляется и с помощью выводов затвора других 30 МГц импульсных преобразователей. При этом необходимо учитывать положе- Рис. 14. Частотная развёртка излучаемых ЭМП демо-платы DC501A с R2 = 600 Ом ние ограничивающего элемента отно- и ферритом 0603: V = 48 В; V = 12 В; нагрузка = 2,0 Ом сительно затворов MOSFET и IGBT. К другим топологиям с ключами в верх- IN OUT нем плече относятся однотактный пря- моходовой полумостовой и мостовой 100 дБмкВ Предельные значения согласно EN55022 преобразователи. При их использова- Квазипиковая развёртка нии необходимо устанавливать эле- Усреднённая развёртка мент управления затвором последова- тельно выводу положительного пита- 0 100 МГц 1 ГГц ния драйвера затвора с плавающей –30 дБмкВ землёй. Однако в каждой из этих топо- логий применяется также, по крайней 30 МГц мере, один ключ нижнего плеча, а в повышающих, обратноходовых, пря- Рис. 15. Частотная развёртка излучаемых ЭМП демо-платы DC501A с R2 = 2200 Ом моходовых и пушпульных преобразо- и ферритом 0603: VIN = 48 В; VOUT = 12 В; нагрузка = 2,0 Ом вателях используются только ключи нижнего плеча. Как правило, нараста- ющий фронт сигналов требует управ- ления, а продолжительность спадаю- щего фронта должна быть как можно меньше. Относительно малое количе- ство управляющих ИС оснащено специ- ализированным выводом для управле- ния положительного вывода источника СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 23

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Измеренные средние значения, дБмкВ/м 100 EN 5502 Ток разряда Коммутационный 90 R2 = 0 Ом (запирания ключа) узел 80 R2 = 16,2 Ом 70 R2/Z = 600 1000 К драйверу 60 R2/Z = 2200 затвора 50 40 100 Ток зарядки 30 Частота, МГц (отпирания ключа) 20 10 Рис. 17. Антипараллельный диод Шоттки обеспечивает управление включением, не 0 оказывая влияния на выключение в цепях 30 управления затвором ключей в нижнем плече Рис. 16. Сравнение развёрток излучаемых ЭМП при использовании платы DC501A занимая большого места на печатных платах и не ухудшая эффективность Таблица 2. Уровни излучаемых ЭМП в диапазоне 150 МГц в зависимости от используемых решения. Их преимущества над резисто- элементов, ограничивающих скорость нарастания импульсов рами заключается в простоте выбора и малом времени тестирования. Несколько R2 = 0 R2 = 16,2 Ом R2 = 600 Ом, R2 = 2200 Ом, более высокая стоимость феррита 0603 феррит 0603 феррит 0603 по сравнению с толстоплёночным рези- стором того же типоразмера компенси- Частота, Квазипик., Усредн., Квазипик., Усредн., Квазипик., Усредн., Квазипик., Усредн., руется использованием более компакт- МГц дБмкВ/м дБмкВ/м дБмкВ/м дБмкВ/м дБмкВ/м дБмкВ/м дБмкВ/м дБмкВ/м ных, лёгких и недорогих фильтров на 149,989 входах и выходах импульсных преоб- 51,01 40,56 41,33 31,11 49,03 40,3 39,16 29,67 разователей. Снабберным схемам, уста- 150,086 50,42 46,33 40,47 36,82 49,18 44,55 38,9 30,63 новленным последовательно или парал- 50,62 41,16 40,95 29,65 48,96 38,6 38,01 30,57 лельно коммутационным элементам, не 150,183 приходится рассеивать достаточно боль- шую мощность, что позволяет повысить питания их драйверов ключей нижнего ВЫВОДЫ эффективность, уменьшить рабочую тем- уровня, тогда как в большинстве случа- пературу, стоимость решения и место, ев наилучшим решением является уста- Ферритовые бусины, установленные занимаемое на печатной плате. новка небольшого диода Шоттки парал- последовательно бутстрепному выводу лельно элементу управления крутизной понижающего преобразователя, пред- импульсов. При этом оба подключают- ставляют собой эффективные компо- ся к затвору, как видно из рисунка 17. ненты по ограничению звона. Эти буси- ны ослабляют высокочастотный шум, не НОВОСТИ МИРА РОССИЙСКАЯ ДЕЛЕГАЦИЯ СТАНЕТ Группа компаний Остек подготовила для Команда Industry Hunter в рамках разви- своих клиентов насыщенную программу, вклю- тия своей B2B интернет-платформы про- РЕКОРДНОЙ ПО КОЛИЧЕСТВУ чающую экскурсии по стендам и посещения мышленных компаний проведёт ряд пере- предприятий Zestron, Audi, EV Group, Christian говоров с европейскими производителями УЧАСТНИКОВ Koenen GmbH, институт Fraunhofer, ESK, B2B, оборудования, материалов, поставщика- встречи, осмотр достопримечательностей в ми промышленных услуг. А также собе- НА SEMICON EUROPA окрестностях Мюнхена. Подробная инфор- рёт информацию по главным новинкам И PRODUCTRONICA 2019 мация на сайте https://productronica2019.ru/. PRODUCTRONICA и SEMICON EUROPA. Подробная информация будет опублико- С 12 по 15 ноября 2019 года в Мюнхене в одно Группа компаний «Глобал Инжиниринг» в вана на сайте: https://industry-hunter.com. время и на одной площадке пройдут крупнейшие дополнение к основной деловой программе международные выставки электроники и микро- выставки Productronica для своих клиентов Опрос компаний показал, что основная электроники, а также технологий, оборудования, организует визит на завод ASM Assembly цель посещения выставок SEMICON EUROPA материалов и компонентов для их производства. Systems, который был удостоен междуна- и PRODUCTRONICA в Германии – это пе- родной награды «Factory of the year 2018» реговоры с партнёрами, поиск новых реше- В течение четырёх дней у всех желающих («Фабрика года 2018»), а также ASM Center ний, а также изменения в условиях поставок. будет уникальная возможность встретиться of Competence (Центр компетенций компа- с более чем 1200 компаниями со всего ми- нии ASM). Подробная информация: https:// Пресс-служба industry-hunter.com ра на 77 000 м2 выставочного пространства. event.global-smt.ru/productronica2019. Российские предприятия регулярно посе- Команда SEMIEXPO Russia 12 ноября в щают данные выставки, но в 2019 году ожи- рамках SEMICON EUROPA в TechArena 1 дается рекордное количество участников как представит уникальную деловую программу, в качестве экспонентов, так и посетителей. которая ориентирована на развитие между- Так, при поддержке Моспром, будет организо- народной кооперации с Россией и представ- ван стенд компаний, ориентированных на экс- ляет проекты цифровой трансформации. порт своей продукции на зарубежные рынки. Компания «Диполь» представит на сво- ём стенде промышленную мебель VIKING и антистатическое оснащение VKG Tools. 24 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ОТВЕТСТВЕННАЯ ЭЛЕДКТЛРЯОНЖИКЕАСТКИХ УСЛОВИЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ 100% РОССИЙСКАЯ КОМПАНИЯ ЗАКАЗНЫЕ РАЗРАБОТКИ КОНТРАКТНОЕ ПРОИЗВОДСТВО Разработка электронного оборудования Контрактная сборка электроники уровней: по ТЗ заказчика в кратчайшие сроки модуль / узел / блок / шкаф / комплекс • Модификация КД существующего изделия • ОКР, технологические консультации и согласования • Разработка спецвычислителя на базе • Макеты, установочные партии, постановка в серию • Полное комплектование производства импортными COM-модуля • Конфигурирование модульного и отечественными компонентами и материалами • Поддержание складов, своевременное анонсирование корпусированного изделия • Сборка магистрально-модульной системы снятия с производства, подбор аналогов • Серийное плановое производство по спецификации заказчика • Тестирование и испытания по методикам и ТУ • Разработка изделия с нуля • Гарантийный и постгарантийный сервис (495) 232-2033 • WWW.DOLOMANT.RU • (495) 739-0775 Реклама

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ НОВОСТИ МИРА ЦИФРОВИЗАЦИЯ ПОВЫШАЕТ росту производительности и повышению эко- чивает производство экологичных пищевых логичности», – комментирует Д-р Ян Регтмиер продуктов, и так будет продолжаться в буду- ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬ (Jan Regtmeier), директор по управлению про- щем», – поясняет Дриес Гут (Dries Guth), ру- И ЭКОЛОГИЧНОСТЬ СЕЛЬСКОГО дукцией HARTING IT Software Development. В Би- ководитель по направлению «Инновации» и ХОЗЯЙСТВА лефельде компания HARTING демонстрирует директор лаборатории в области инноваций применение системы HARTING MICA® и её пре- для IoT в компании itelligence. Данные, полу- Прогрессивное развитие цифровизации имущества. Периферийный компьютер согласо- ченные от датчиков, сельскохозяйственно- играет всё более важную роль в сельском ванно управляет процессами и процедурами, а го оборудования и со спутниковых снимков, хозяйстве: интеллектуальное и целевое при- также регистрирует все необходимые данные. передаются в интеллектуальные системы, менение удобрений и продуктов для защиты которые позволяют не только оптимизиро- культур, датчики для анализа почв и авто- Два прикладных сценария демонстриру- вать производительность, но и обеспечи- номная работа – вот лишь некоторые вопро- ют, как MICA® осуществляет сбор данных. вают экономию ресурсов: расхода воды и сы, которые обсуждаются в рамках концеп- В первом сценарии HARTING MICA® сохраня- продуктов для защиты культур. «Наши ре- ций Сельское хозяйство 4.0 и Интеллекту- ет данные, полученные от двух комплектов шения также позволяют развивать новые альное сельское хозяйство. весов, которые предназначены для взвеши- способы производства пищевых продуктов. вания тракторов и фургонов с целью опреде- Примером может служить успешное разви- Потенциал цифрового сельского хозяйства – ления веса собранной кукурузы. Кроме того, тие городского сельского хозяйства и вер- это тема конференции «Актуальные тренды в трактору назначается уникальный иденти- тикального фермерства», – добавляет Гут. сельском хозяйстве и пищевой промышлен- фикатор, который соответствует отдельному ности» (Farming and Food Technology Trends), участку поля. Далее выполняется обработ- Пресс-релиз HARTING организованной 25 сентября 2019 года в го- ка сохраненных данных и их отправка в об- роде Билефельд компанией itelligence AG при лачную систему для дальнейшего анализа. участии компаний Technische Hochschule OWL, HARTING и других партнёров. Technology Во втором сценарии MICA сохраняет дан- Group представила решения для эффектив- ные для критического процесса дробления. За- ного использования пахотных земель на ба- тем эти данные используются для оптимиза- зе архитектуры HARTING MICA®. ции процесса с применением анализа данных. «Благодаря акцентированному подходу с ра- «Внедрение информационных технологий циональным использованием ресурсов, Интел- в сельском хозяйстве уже сейчас обеспе- лектуальное сельское хозяйство способствует Реклама 26 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ НОВОСТИ МИРА «ЭКБ МАРКЕТ» ГОД теристикам. Специалистам отечественной Перед коллективом, создавшим и регуляр- СПУСТЯ… радиоэлектронной промышленности до- но обновляющим площадку «ЭКБ МАРКЕТ», ступны технические характеристики более стоят новые важные задачи по её развитию и Год назад на конференции Департамента 250 000 типономиналов компонентов, обе- наполнению. Проект находится в постоянном РЭП был открыт доступ к торгово-информа- спечен доступ к листам справочных данных и поиске новых пользователей и доступных ма- ционной площадке «ЭКБ МАРКЕТ», кото- цифровых моделей ЭКБ ОП для пользовате- териалов, которые могут повысить уровень и рая была создана для устранения барьера, лей, авторизированных ФГУП «МНИИРИП». качество имеющейся информации. Это могут связанного с информационным обеспече- Площадка стала первым работающим ин- быть и схемные решения с применением ЭКБ нием отрасли и разработчиков аппаратуры. струментом в части поиска и сравнения не ОП, и инициативно разработанные модели только ЭКБ ОП из Перечня разрешённых к для САПР, и условно-графические обозна- Цель площадки – уравнять информацион- применению, но и изделий с приёмкой ОТК, чения, и тестовые решения для испытаний. ную доступность по ЭКБ ОП с импортной ЭКБ а также сопутствующей продукции (контак- и помочь прибористам в поиске и принятии тирующие устройства, системы охлаждения, Расскажите о площадке вашим коллегам решения о том, какой компонент использо- материалы и т.п.). и партнёрам, пригласите их зарегистриро- вать в том или ином схемотехническом реше- ваться на сайте www.ecbmarket.ru! нии. В первую очередь, сделать доступными те данные, которые для разработчиков аппа- ратуры являются самыми востребованными. На старте проекта о нём звучали разные мнения и прогнозы, иногда скептические, но спустя год площадка активно функцио- нирует и развивает свои сервисы. Для разра- ботчиков она стала рабочим инструментом, который предоставляет удобный и простой доступ к базе отечественных компонентов, упрощает заказ партий любого объёма, по- могает сократить сроки поставки, упроща- ет поиск и параметрическое сравнение ком- понентов по ключевым техническим харак- Российская электроника для ответственных применений CompactPCI 2.0, 2.16, 2.30, Serial CPC512 CPC514 Поддерживаемые ОС CPC516 CPC518 ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 27

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Модуль радиосвязи HC-12 Олег Вальпа ([email protected]) ● максимальная дальность передачи информации – 1000…1800 м на от- Задача организации беспроводной связи между устройствами крытом пространстве в зависимости становится особенно актуальной с развитием технологий Интернета от режима работы; вещей. В статье приводится краткое описание недорогого модуля радиосвязи, выполняющего функцию беспроводного удлинителя ● количество рабочих режимов – 4; интерфейса UART для любых микропроцессорных устройств, ● количество уровней мощности – 8; и рассказывается об особенностях его применения. ● количество каналов передачи дан- ВВЕДЕНИЕ са UART, не внося при этом никакой ных – 100; дополнительной информации в тракт ● тип встроенного микроконтроллера Довольно часто во многих сферах чело- передачи. Для наглядного представле- веческой деятельности возникает необ- ния функционального предназначе- управления – STM8S003F3; ходимость осуществления беспровод- ния устройства на рисунке 1 приведе- ● интерфейс для связи с внешними ной связи между объектами. Очевидно, ны структурные схемы организации что в данном случае предпочтительны- проводной и беспроводной связи. На устройствами – UART; ми являются надёжные, малогабаритные рисунке 2 показан пример организа- ● напряжение питания – 3,2…5,5 В; и недорогие устройства. Одним из прибо- ции беспроводной радиосвязи между ● потребляемый ток – 3,6…16 мА в за- ров, удовлетворяющим таким требовани- двумя контроллерами Arduino. ям, является миниатюрный модуль радио- висимости от режима работы; связи HC-12 [1], который доступен во мно- Модуль HC-12 позволяет обеспечить ● максимальное потребление тока – не гих интернет-магазинах и стоит около $3. двунаправленную радиосвязь между Его популярность особенно возрастает в двумя устройствами поочерёдно, т.е. более 100 мА при передаче данных; эпоху развития Интернета вещей. Разра- в режиме полудуплексной связи. Кро- ● потребление тока в ждущем режиме – ботчики предлагают следующие сферы ме того, можно организовать пооче- применения данного модуля: рёдную связь между одним ведущим 80 мкА; ● телеметрия и дистанционное управ- модулем и несколькими ведомыми ● способ настройки модуля – AT- на одном частотном канале. В связи ление в промышленности; с наличием в модуле HC-12 большо- команды. ● автоматический дистанционный го числа каналов можно организо- Заводские параметры модуля HC-12 вать беспроводную связь для множе- имеют следующие значения: сбор данных; ства групп парных устройств, которые ● интерфейс UART: скорость – 9600 бод, ● беспроводное управление роботами; не будут мешать друг другу благода- информационных бит – 8, стоп-бит – 1, ● беспроводные датчики; ря разнесению их каналов связи по контроль чётности – отключён; ● системы входа без ключа; частоте. ● номер канала – 001 на частоте 433,4 МГц; ● устройства для охраны и безопас- ● мощность передачи – 100 мВт. Технические характеристики беспро- По сравнению с беспроводными ности; водного модуля HC-12: Bluetooth-устройствами модуль свя- ● беспроводные компьютерные сети и т.п. ● диапазон рабочих частот – зи HC-12 имеет следующие преиму- щества: больший радиус связи, малое Данный список можно продолжать 433,4…473,0 МГц; потребление тока, низкая стоимость, и далее: области применения модуля ● тип антенны – внешний; возможность использования внеш- ограничены лишь фантазией радио- ● максимальная чувствительность при- ней антенны. любителей и инженеров. ёмника − 124 дБм; КОНСТРУКЦИЯ МОДУЛЯ ОПИСАНИЕ МОДУЛЯ ● максимальная мощность передатчи- Конструктивно модуль HC-12 пред- Модуль HC-12 выполняет функцию ка – 100 мВт (20 дБм); ставляет собой печатную плату с уста- беспроводного удлинителя интерфей- новленными с двух сторон элементами. Внешний вид модуля с обеих сторон показан на рисунке 3. По краям платы имеются контактные отверстия диаме- MPU MPU HC-12 HC-12 TxD Проводная связь TxD RxD Беспроводная связь RxD MPU HC-12 HC-12 MPU TxD TxD TxD TxD RxD RxD RxD RxD Рис. 1. Организация проводной и беспроводной Рис. 2. Организация связи между двумя контроллерами Arduino связи WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 28

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ а б Рис. 3. Модуль радиосвязи HC-12: а) вид сверху; б) вид снизу тром 1 мм для подключения основных 27,4 мм цепей модуля, поддерживающие уста- новку соединителя типа PLS. Нумера- 1,3 мм 1,3 мм ция всех выводов модуля и его основ- ные размеры представлены на рисун- 1 ANT1 ке 4. Назначение всех выводов модуля LD0 приведено в таблице 1. Антенна может 14,4 мм 2 7 подключаться к модулю HC-12 двумя 2,54 мм 6 способами: 3 ● к контакту ANT1 через разъём типа 2,54 ммMCU 8,04 ммSTM8S IPEX20279-001E-03; RFIC ● пайкой витого отрезка провода к кон- 4 SW такту ANT2. 5 ANT2 8 Вывод SET необходим для установ- ки параметров модуля при помощи 9 AT-команд. Этот вывод на плате моду- ля подключён через резистор 10 кОм CRYSTAL к плюсу источника питания. Для чте- ния или изменения параметров моду- 2,12 мм ля необходимо на время данной опе- рации соединить вывод SET с общим 1,55 мм выводом. Модуль HC-12 построен на базе 27,8 мм микросхемы приёмопередатчика (тран- сивера) SI4463 в корпусе QFN-20. Зада- Рис. 4. Нумерация выводов и размеры модуля ющим генератором этой микросхемы служит кварцевый резонатор на 30 МГц. Таблица 1. Назначение выводов модуля HC-12 Микросхема трансивера SI4463 обеспе- чивает двунаправленную радиосвязь и Контакт Обозначение Тип вывода Назначение имеет интерфейс связи SPI, с помощью 1 VCC Вход питания Напряжение питания от 3,2 до 5,5 В которого она обменивается данными 2 GND Общий вывод с управляющим микроконтроллером 3 RXD Общий STM8S003F3 [2]. Схема подключения 4 TXD Вход Вход приёмника UART трансивера к управляющему микро- 5 SET Выход Выход передатчика UART контроллеру показана на рисунке 5. 6 ANT2 Вход Вход установки параметров Управляющий микроконтроллер 7 GND Вход-выход Соединитель антенны типа 2 STM8S003F3 осуществляет преобра- 8 GND Общий вывод зование интерфейсов. Он получает 9 NC Общий вывод Общий извне команды и данные по интер- ANT1 Не подключён Общий фейсу UART, преобразует и транс- ANT Вход-выход Не используется лирует их в трансивер SI4463 через Соединитель антенны типа 1 интерфейс SPI, а принятые транси- вером по радиоканалу данные транс- 30 МГц лирует обратно через UART. Таким образом осуществляются переда- C7 GPIO3 Микроконтроллер ча и приём данных по радиоканалу GPIO2 через интерфейс UART. Управляю- L5 GND щий микроконтроллер STM8S003F3 C6 XIN L2 XOUT C1 SDN 20 19 18 17 16 nSEL GP1 C2 1 15 GP2 RXp 2 SDI GP3 RXn 3 14 GP4 SDO GP5 L4 L3 Si4463 13 C5 C4 C3 Tx 4 12 SCLK 11 nIRQ NC 56 9 10 L1 7 8 VDD TX RAMP VDD GPIO0 GPIO1 VDD Рис. 5. Схема подключения трансивера к микроконтроллеру СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 29

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Таблица 2. Перечень AT-команд Команда Ответ Описание AT OK или ERROR Тестовая команда Команда изменения скорости передачи данных в бодах, где n может принимать следующие значения: 1200, 2400, 4800, 9600, AT+Bn OK+Bn 19200, 38400, 57600, и 115200 Команда изменения номера канала связи, где n может принимать значения от 1 до 127. Шаг частоты канала 400 кГц. При больших AT+Cn OK+Cn расстояниях и скоростях передачи более 9600 бод с целью повышения устойчивости связи рекомендуется не использовать частоты пяти соседних каналов относительно установленного AT+FU1 OK+FU1 Команда выбора режима работы FU1. Это режим сохранения энергии с потребляемым током 3,6 мА AT+FU2 OK+FU2 Команда выбора режима работы FU2. Это экстремальный режим сохранения энергии с потребляемым током 80 мкА AT+FU3 OK+FU3 Команда выбора режима работы FU3. Это режим полной скорости с потребляемым током 16 мА Команда выбора режима работы FU4. Это режим обеспечения максимальной дальности с потребляемым током 16 мА на скорости AT+FU4 OK+FU4 1200 бод с количеством информации не более 60 байт. Для предотвращения потери данных рекомендуется использовать интервал передачи пакетов ≈2 с AT+Pn OK+Pn Команда выбора передающей мощности, где n может принимать значения от 1 до 8, соответствующие мощности передатчика −1, AT+RB 2, 5, 8, 11, 14, 17 и 20 дБм AT+RC OK+B9600 Запрос параметра скорости UART модуля AT+RP OK+RC001 Запрос параметра канала радиопередачи модуля AT+RF OK+RP:+20дБм Запрос параметра мощности радиопередачи модуля Запрос параметра режима работы модуля AT+RX OK+FU3 OK+B9600 Запрос всех параметров модуля: скорости UART, канала радиопередачи, мощности радиопередачи и режима работы AT+Uxyz OK+RC001 OK+RP:+20дБм Команда установки параметров интерфейса UART, где x – количество информационных бит от 1 до 9; y – бит чётности данных: N – OK+FU3 отсутствует, O – нечётный, E – чётный; z – длительность стоп-бита: 1 – 1 битовый интервал, 2 – 2 битовых интервала, 3 – 1,5 битовых интервала АТ+Uxyz Запрос информации о производителе, модели и версии программного обеспечения модуля AT+V www.hc01.com HC-12_V2.4 Команда переключения модуля в спящий режим с током потребления 22 мкА. Для вывода модуля из спящего режима необходимо AT+SLEEP OK+SLEEP послать любую другую AT-команду AT+DEFAULT OK+DEFAULT Установка заводских параметров и настроек модуля Рис. 6. Окна тестирования модулей связи HC-12 позволяет упростить взаимодей- щения модуля имеют в конце два сим- менением модулей HC-12 необходимо ствие с трансивером SI4463, выпол- вола: возврат каретки 0x0D и перевод учитывать следующие факторы: няя все операции по преобразованию строки 0x0A. В большинстве языков ● не рекомендуется нагружать сигнал данных и управлению трансивером, программирования эти символы запи- в результате чего становится воз- сываются как \\r и \\n соответственно. TXD UART светодиодом, т.к. это мо- можным управление модулем HC-12 Данный факт следует учитывать при жет привести к ошибкам передачи посредством простых AT-команд создании программ управления моду- данных; через интерфейс UART. лем и автоматического распознавания ● при динамической смене параметров его ответов. модуля после подключения вывода ПОДДЕРЖИВАЕМЫЕ SET к нулевому потенциалу необхо- АТ-КОМАНДЫ ОСОБЕННОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ димо сделать паузу длительностью не менее 40 мс перед тем как посылать Для установки параметров моду- МОДУЛЕЙ AT-команды; ля используется небольшой набор Для подключения модуля HC-12 к ● после отключения вывода SET от ну- AT-команд, перечень которых приведён левого потенциала и перед тем как в таблице 2. Все АТ-команды должны компьютеру используется стандартный начать передачу данных, необходи- заканчиваться специальным символом преобразователь интерфейсов USB- мо подождать не менее 80 мс; возврата каретки, имеющим шестнад- UART. После подачи питания модуль ● пиковый ток модуля составляет цатеричный код 0x0D. Ответные сооб- начинает работать с заданными пара- 100 мА, поэтому при выборе источ- метрами. При разработке схем с при- 30 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ника питания рекомендуется приме- сов USB-UART к компьютеру. При таком тера и окна терминальных программ нять электролитические конденсато- подключении в диспетчере устройств для тестирования модулей связи HC-12. ры по питанию ёмкостью не менее компьютера должны появиться два 100 мкФ; новых устройства в группе COM-портов. ЗАКЛЮЧЕНИЕ ● после выхода из режима команд мо- Номера этих портов нужно знать для дуль должен находиться в состоянии открытия портов в двух терминальных Подводя итог, следует отметить, что покоя не менее 200 мс, прежде чем программах. При исправных модулях благодаря малым габаритам, низко- снова войти в режим AT-команд. HC-12 вводимая в окне первой терми- му энергопотреблению, небольшой нальной программы информация долж- стоимости и широкой доступно- ТЕСТИРОВАНИЕ МОДУЛЕЙ на отображаться в окне второй про- сти модуль радиосвязи HC-12 может граммы и наоборот. Корректное ото- успешно применяться во многих про- Проверку работоспособности моду- бражение вводимых данных в окнах ектах для организации беспроводной лей HC-12 можно осуществить с помо- программ свидетельствует об установ- связи. щью одного компьютера и двух преоб- ленной двусторонней радиосвязи меж- разователей интерфейсов USB-UART. ду COM-портами. На рисунке 6 показа- ЛИТЕРАТУРА Модули необходимо подключить с ны окно диспетчера устройств компью- помощью преобразователей интерфей- 1. www.hc01.com 2. www.st.com НОВОСТИ МИРА РАЗРАБОТКА «РОСЭЛЕКТРОНИКИ» с высоким пространственным разрешением, дование отличается от аналогов возможностью разработка позволяет методом неразрушаю- настройки оптимальных параметров излучения ПОЗВОЛИТ ОБНАРУЖИТЬ ДЕФЕКТЫ щего контроля обнаруживать в металле раз- в зависимости от характеристик контролируе- В ОБОРУДОВАНИИ ДЛЯ АТОМНОЙ личные скрытые дефекты. мого объекта. Работа аппаратуры контролиру- ЭНЕРГЕТИКИ ется оператором с помощью панели управле- В качестве источника ионизирующего излу- ния, а диагностика неисправностей может осу- Холдинг «Росэлектроника» Госкорпора- чения в дефектоскопе используется ускоритель ществляться по линиям связи дистанционно. ции Ростех ввёл в эксплуатацию ускори- электронов, разработанный НПП «Торий» (вхо- тель электронов для радиационной дефек- дит в «Росэлектронику») совместно с Лабора- Пресс-служба холдинга тоскопии атомно-энергетического оборудо- торией электронных ускорителей МГУ. Обору- «Росэлектроника» вания. Формируя качественное изображение Реклама СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 31

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Световоды & Co. Pr.a.zisions-Bauteile KG: MENTOR GmbH от стандартных компонентов до систем освещения Ольга Романовская ([email protected]) 3. Визуализация. Для точного моде- лирования ожидаемого светового Компания MENTOR, производитель электромеханических компонентов эффекта готового компонента ис- и промышленных ручек, уже не одно десятилетие занимает лидирующие пользуется современное программ- позиции в мире по выпуску высококачественных световодов и систем ное обеспечение (SPEOS CAA, Zemax освещения. В статье представлен обзор широкой линейки световодов, и Lucid-Shape), а для изготовления выделены особенности каждой серии, а также представлены проекты опытных образцов применяются с применением компонентов MENTOR – от промышленных устройств методы быстрого прототипирова- до самых необычных решений. ния, что позволяет проводить ран- нюю оценку и утверждение концеп- В 2020 году компании MENTOR GmbH лением и включают в себя 7 основных ции проекта. & Co. Pra..zisions-Bauteile KG исполня- больших серий с множеством подка- ется 100 лет. На протяжении века она тегорий и возможностью доработки 4. Изготовление инструментов. На сумела сохранить традиционность и существующих элементов или изго- собственных инструментальных за- преемственность управления и до сих товления нового продукта под заказ. водах разрабатываются и произво- пор является экономически независи- дятся литьевые формы. Пресс-формы мым семейным предприятием. Основ- Световод MENTOR – это эффектив- для сложной высокоточной оптики ной принцип корпоративной поли- ная, точно спроектированная оптика, подвергаются обработке с использо- тики MENTOR – выстраивание долго- предназначенная для переноса света от ванием сверхточных станков. срочных отношений с поставщиками, светодиода, установленного на печат- заказчиками, структурными подразде- ной плате, в удалённую зону излучения 5. Производство. MENTOR предлагает лениями и сотрудниками компании. с минимальной потерей яркости и без комплексные световые решения, ко- Первостепенное значение при реали- потери света между соседними элемен- торые начинаются с одно- или мно- зации проектов имеют окружающая тами. На рисунке 1 представлена под- гокомпонентного литья под давле- среда и безопасность. Это относится и стветка автомата для горячих напитков. нием и включают в себя такие до- к самим продуктам, и к используемым работки, как отражатели и другие вспомогательным и рабочим материа- Изготовление световодов происхо- неоптические компоненты. Реше- лам, и к требуемым процессам, вплоть дит в 5 этапов: ния дополняются сборкой, упа- до упаковки. Применение химических 1. Концепция. В тесном сотрудничестве ковкой и доставкой комплектных веществ с ограниченным использова- модулей. Качество готового про- нием осуществляется с соблюдением с клиентами разрабатываются фун- дукта проверяется в собственных соответствующих национальных и даментальные концепции и опреде- лабораториях компании MENTOR, международных законов и директив, ляются точные требования к дизай- оснащённых камерами яркости, таких как REACH и ROHS. ну. Выбираются наиболее подходя- спектрорадиометрами, люксме- щие светодиодные источники света, трами и шаром Ульбрихта диаме- К линейке оптоэлектронных компо- определяются оптические концеп- тром 500 мм. нентов, выпускаемых MENTOR, отно- ции; пристальное внимание уделя- Ассортимент стандартных светово- сятся светодиодные индикаторы, дер- ется надлежащему управлению энер- жатели светодиодов, линзы и отража- гией и температурой. дов MENTOR включает в себя сотни тели, корпусированные светодиоды и 2. Разработка. На этом этапе определя- изделий, многие из которых можно кольца подсветки. Световоды являются ются конкретные параметры компо- приобрести небольшими партиями в отдельным самостоятельным направ- нента: отражающий или преломляю- короткие сроки. щий оптический дизайн, конструкция источника света, CAD-дизайн и т.д. Классификация световодов по типам представлена в таблице. Рис. 1. Подсветка автомата для горячих напитков WWW.SOEL.RU Рис. 2. Нестандартные световоды серии M-Cuts СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 32

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Помимо стандартных компонентов Классификация световодов MENTOR из базовой линейки поставки, компа- ния MENTOR предлагает изготовле- Тип Категории Описание ние световодов под заказ с разумны- ми минимальной партией и затратами На лицевую - для монтажа на лицевой стороне устройства с Применяются, когда нет возможности на разработку. Зачастую минимальная панель круглым или квадратным излучающим торцом; закрепить световод на плате. Световод партия изделий не превышает полуго- - для монтажа на лицевой стороне с защитой от крепится в отверстие панели и располагается довой потребности небольшого про- влаги IP68; над SMD-светодиодом, не касаясь его изводства. На рисунке 2 представлены - для монтажа на задней стороне панели, некоторые нестандартные световоды одиночные или цепочки световодов серии M-Cuts. Горизонтальные - с круглым торцом; Используются, когда излучающая поверхность Основываясь на опыте, проектиров- - с квадратным торцом; на передней панели должна располагаться под щики MENTOR понимают, что наиболее - с прямоугольным торцом; прямым углом к печатной плате. Как правило, частой проблемой является подгонка - одиночные или цепочки световодов; крепятся к плате с помощью запрессованных длины световода. В таких случаях пред- - световоды в несколько рядов (матрицы) выступов лагается изготовление изделия нуж- ной длины даже при отсутствии необ- Вертикальные - с круглым торцом; Используются, когда излучающая поверхность ходимого значения в каталоге. Интел- - с прямоугольным торцом; на передней панели должна располагаться лектуальная настройка инструментов - одиночные или цепочки световодов; параллельно печатной плате. Как правило, в производственном цикле позволяет - световоды в несколько рядов (матрицы) крепятся к монтажной плате с помощью выпускать такие решения с минималь- запрессованных выступов ными затратами на переоснастку, а так- Гибкие - для светодиодов SMD и THT с волокнами же небольшими партиями. 1000, 2000 и 3000 мкм и прозрачными, а также Экономически эффективные решения цветными линзами; для многих задач оптоэлектронного Кроме того, компания MENTOR пред- - с круглым торцом проектирования, которые возникают, например, лагает реализацию индивидуальных когда продукт получает новый дизайн в решений под заказ: световоды необыч- середине жизненного цикла. Крепятся на ных геометрических форм с разными печатной плате поверх TOPLED с помощью гранями, призмами или отражающим защёлкивающихся колышков; линзы покрытием, рассчитанными до мель- закреплены на передней панели Миниатюрные - для крепления на лицевой стороне панели; Миниатюрные компоненты высокой точности - с круглым или квадратным торцом; и качества для ограниченных пространств - горизонтальные световоды; установки. Более 150 видов с круглым, - вертикальные световоды квадратным и прямоугольным излучающим торцом С квадратным – торцом – Горизонтальные, вертикальные или миниатюрные световоды с квадратным Разные излучающим торцом геометрические формы Световоды с равномерным свечением всей поверхности различных геометрических форм. Могут использоваться в мембранных клавиатурах Автоматизация .. Автомобилестроение Особенности: • Световоды со степенью защиты IP68 • Диапазон температур: –40...+85°C Медицина • Возможно изготовление заказных изделий ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 33

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Рис. 3. Пускатель двигателя модели Sirius ET200 от Siemens ру в спектре белого цвета. Эти решения подойдут для гармонизации нескольких чайших деталей; классическая поли- Решениям MENTOR для автомо- источников света, компенсируя разни- мерная оптика, отражатели и рассеива- бильной промышленности посвящён цу световой температуры и эффект ста- тели в сочетании с современной свето- отдельный сайт [3]. рения лампы. В помещениях без окон диодной технологией и многое другое. можно имитировать дневной свет, что- Ещё одной областью для примене- бы создать ощущение благополучия, а Примеры применения световодов ния решений MENTOR является дизай- также повысить эффективность рабо- MENTOR выходят далеко за рамки стан- нерская и архитектурная подсветка. ты. Данный эффект создаётся благода- дартных промышленных устройств и Для подобных проектов у компании ря автоматическому изменению цвето- контрольно-измерительного обору- есть несколько разработок: M-fibre вой температуры в течение дня и ночи дования. и TUNABLE WHITE. M-fibre – систе- согласно кривой Планка. Управление ма, состоящая из светодиодных моду- TUNABLE WHITE осуществляется через Заказчиками и партнёрами MENTOR лей, драйверов и световодов (круглых, приложение на смартфоне. являются крупнейшие компании: плоских или гибких), подходящая как ABB, Audi, BMW, Porsche, Siemens, для дневной, так и ночной подсвет- Тем не менее стандартными и самы- Wolkswagen. В разделе Know How на ки. Световодные конструкции могут ми распространёнными примерами сайте компании можно ознакомиться как обладать однородной яркостью применения оптоэлектронных компо- с целым рядом проектов, выполненных по всей длине, так и допускать частич- нентов и световодов MENTOR являются по индивидуальному дизайну [2]: под- ную активацию яркости для сегменти- приборные панели контрольно-изме- свечивающийся логотип BMW для под- рованного освещения с малыми потеря- рительного и вычислительного обору- головника сиденья, контурная подсвет- ми. TUNABLE WHITE – инновационная дования. На рисунке 3 показан пуска- ка интерьера для Audi, подсветка «умно- разработка на основе мощных свето- тель двигателя модели Sirius ET200 от го» кухонного комбайна Thermomix от диодов, позволяющая динамически Siemens, в котором используется касто- Vorwerk, оригинальная подсветка куле- контролировать цветовую температу- мизированная версия миниатюрного ра Ka..rcher. световода серии 1296, отлично под- ходящего для компактного корпу- са устройства и показывающего, что световые индикаторы необязательно должны быть круглыми. ЛИТЕРАТУРА 1. https://www.mentor-bauelemente.de/en/ know-how/solutions/ 2. https://www.mentor-bauelemente.de/en/ know-how/references/ 3. https://mentor-automotive.de/en/ НОВОСТИ МИРА «РОСЭЛЕКТРОНИКА» главным управлениям МЧС по Новосибир- Для работы радиостанции достаточно ской и Свердловской областям, а также Ха- подключения к оптической линии управ- ПОСТАВИТ СПАСАТЕЛЯМ баровскому краю. ления и к электропитанию. Аппаратура не НОВЫЕ РАДИОСТАНЦИИ ДЛЯ требует присутствия оператора и управ- Отсутствие шасси уменьшает цену аппа- ляется дистанционно. Новое оборудова- ПРИМЕНЕНИЯ В УСЛОВИЯХ ЧС ратуры и стоимость её эксплуатации. Но- ние является универсальным радиотехни- вая разработка заменит устаревшие радио- ческим комплексом, работает в диапазоне Холдинг «Росэлектроника» Госкорпо- станции, размещаемые на грузовых авто- частот 1,5–29,99999 МГц и обладает ши- рации Ростех разработал коротковолно- мобилях. роким спектром функциональных возмож- вую радиостанцию для применения спа- ностей: например, обеспечивает приём и сателями при чрезвычайных ситуациях на передачу информации в КВ-диапазоне в неподготовленной территории в условиях автоматизированных радиоканалах МЧС разрушения инфраструктуры связи. Ра- России, в радиоканалах открытой теле- диостанция размещена в контейнере, что графной и телефонной связи. Радиостан- позволяет провести передислокацию аппа- ция имеет дальность действия 1000 км, ратуры в предельно сжатые сроки и при- которая в случае необходимости может менять оборудование в самых суровых кли- быть увеличена за счёт изменения при- матических условиях. меняемой номенклатуры антенно-фидер- ных устройств. Радиостанция разработана в интересах МЧС России специалистами Омского НИИ Пресс-служба холдинга приборостроения (входит в холдинг «Рос «Росэлектроника» электроника»). На данный момент аппара- тура проходит завершающий этап испыта- ний и в ближайшее время будет передана 34 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

Герметизированное исполнение Потребляемая мощность в режиме холостого хода < 0,3 Вт Герметизированное исполнение и открытый каркас Потребляемая мощность в режиме холостого хода < 0,3 Вт ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Тестирование передатчиков: пять фундаментальных проблем Олег Калинин ([email protected]) приложения позволяют измерять фазовый шум, ВЧ-мощность и коэффициент шума. Проектирование любой системы беспроводной передачи данных – непростая задача, которая непременно включает в себя тестирование ПРОВЕДЕНИЕ ТОЧНЫХ ВЧ-устройств и систем. В данной статье рассматриваются пути решения пяти основных проблем ВЧ-испытаний: соответствие требованиям ИЗМЕРЕНИЙ МОЩНОСТИ стандартов, точные измерения ВЧ-мощности, помехоустойчивость, СЛОЖНЫХ СИГНАЛОВ ЭМС и оптимизация энергопотребления. Точные результаты измерения мощно- ОБЕСПЕЧЕНИЕ СООТВЕТСТВИЯ мере изменения этих стандартов прило- сти имеют критическое значение на всех жения можно обновлять. Это позволяет этапах проектирования и производства. УСТРОЙСТВ ТРЕБОВАНИЯМ использовать один анализатор и для про- Нередко эти измерения выполняются на ведения испытаний на соответствие стан- сигналах, изменяющихся во времени. СТАНДАРТОВ И НОРМАТИВОВ дартам, и для повседневных задач, связан- Такой сигнал может исходить как от пол- Для многих стандартов радиосвязи про- ных с анализом сигналов в ходе проекти- ноценного передатчика, так и от входа рования беспроводных устройств. или выхода отдельного компонента или изводители испытательных систем пред- подсистемы передатчика или приёмни- лагают специализированные инструмен- В настоящее время выпускаются десят- ка. В беспроводных системах связи мно- ты для испытаний передатчиков, которые, ки различных видов измерительных при- гие РЧ-сигналы имеют шумоподобные как правило, ориентированы на серийное ложений, которые охватывают все основ- характеристики, и их уровень мощности или опытное производство. С другой сто- ные стандарты радиосвязи. Большинство необходимо измерять в заданном диапа- роны, разработка и отладка передатчиков измерительных приложений работает на зоне частот или канале. В этих случаях требует выполнения разнообразных изме- одноканальных анализаторах сигналов, для получения точных и повторяемых рений, выходящих далеко за рамки про- но имеются и версии для многоканаль- результатов измерений необходимо стой проверки характеристик и испы- ных модульных анализаторов, которые интегрировать измеренную мощность таний готовых изделий на соответствие позволяют выполнять полную демоду- в диапазоне частот и затем получить зна- стандартам. Такие дополнительные изме- ляцию сигналов MIMO. Эти приложе- чение, усреднённое по времени и/или рения включают общий спектральный ния используют единые измеритель- по импульсам сигналов. анализ модулированных сигналов и изме- ные алгоритмы для всех анализаторов, рения сигналов подсистем в различных и компания Keysight проверяет данные Для измерений параметров беспро- узлах устройства. Это могут быть как обыч- алгоритмы на соответствие требованиям водных устройств применяются как ные гармонические сигналы, так и моду- стандартов. Кроме того, измерительные измерители мощности, так и анализа- лированные, причём их частота не всег- приложения обновляются по мере пере- торы сигналов. Каждый из этих прибо- да соответствует частоте рабочего канала. смотра и расширения требований стан- ров имеет своё предназначение, свои дартов. Общие алгоритмы и интерфей- преимущества и недостатки. Очевидной платформой для таких сы сокращают время на обучение работе измерений является анализатор сигна- с приложениями и программирование. Измерители мощности – это недоро- лов с цифровым трактом промежуточ- гие и точные инструменты с отличным ной частоты (ПЧ) и векторной обработ- Даже повседневные измерения могут частотным диапазоном и согласованием кой сигналов. Анализаторы сигналов быть достаточно сложны в настройке, а с источником. Измерители с взаимозаме- могут выполнять все необходимые изме- предлагаемые измерительные приложе- няемыми датчиками мощности обеспечи- рения спектра и могут быть дополнены ния позволяют упростить их выполнение вают чрезвычайно широкий рабочий диа- прикладным измерительным программ- за счёт простоты настройки и автоматизи- пазон частот при хорошем согласовании ным обеспечением. Различные измери- рованных расчётов. Специализированные комплексных сопротивлений, что способ- тельные приложения ориентированы на ствует повышению точности измерений. конкретные стандарты радиосвязи, и по Измерители мощности могут подключать- ся к различным точкам тракта передатчи- Мощность, дБм 20.00 ка или к отдельным блокам с целью опре- деления характеристик усилителей, атте- 15.00 3.000 мс 5.000 мс 7.000 мс 9.000 мс 9.900 мс нюаторов или преобразователей частоты. 10.00 Время Некоторые из них имеют очень полезную функцию измерения пиковой мощности, 5.000 позволяющую измерять изменяющиеся во 0.000 времени сигналы, динамические элементы, тепловой эффект или эффекты, связанные –5.000 с источником питания. Многие измерители –10.00 мощности способны выполнять измерения мощности во временно′й области с настраи- –15.00 ваемыми параметрами времени (см. рис. 1). –20.00 –25.00 –30.00 –100.0 мкс 1.000 мс Один блок данных = 1 мс Рис. 1. Измерение средней мощности пакетного сигнала для одного субфрейма LTE 36 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

Реклама

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Главным ограничением измерителей же снижает мощность широкополосно- с базовыми функциями анализа спектра, мощности считается возможность их го шума в результатах измерений, спо- но их можно обновлять и превращать в работы только в широкой полосе частот – собствуя повышению точности и дина- мощные инструменты для измерения это означает, что данные приборы не смо- мического диапазона, в первую очередь паразитных сигналов и прочих помех. гут точно измерять слабые сигналы на для малых сигналов и сигналов близких фоне более мощных, и что для более точ- по мощности к шуму. По сравнению с Быстрое свипирование – специальная ных измерений им потребуется более измерителями пиковой мощности ана- функция обработки сигналов, которая высокая амплитуда. Будучи широкопо- лизаторы сигналов обеспечивают более существенно повышает скорость сви- лосными устройствами, они не могут огра- высокую избирательность для измере- пирования при использовании узких ничить измеряемую полосу частот, чтобы ний мощности во временно′й области. полос разрешения. Скорость свипиро- исключить широкополосный шум, пара- вания возрастает в десятки раз, что даёт зитные сигналы, источники помех и пр. ПОИСК, ИЗМЕРЕНИЕ целый ряд преимуществ при измерении паразитных сигналов и помех. Большее Анализаторы сигналов не могут И УСТРАНЕНИЕ ПОМЕХ число измерений за интервал времени похвастаться высокой точностью при Важно хорошо знать спектральный повышает шансы обнаружения редко измерениях мощности отдельных сиг- возникающих сигналов. Эту характери- налов высокого уровня, которой обла- состав выходного сигнала радиопере- стику иногда называют вероятностью дают измерители мощности. С дру- датчиков, в том числе их динамические обнаружения. Измерения с более узкой гой стороны, они обеспечивают мно- характеристики. Конечно, из-за импульс- полосой разрешения улучшают иденти- жество преимуществ при испытаниях ной природы сигналов, занимающих фикацию проблемных сигналов в плот- РЧ-передатчиков, будь то определе- спектр, здесь могут присутствовать пере- но занятом спектре. Улучшенное отно- ние характеристик передатчиков или ходные сигналы, зачастую с очень высо- шение сигнал/шум и меньший уровень отдельных подсистем. Основные преи- кой скважностью. Самая неприятная собственных шумов позволяют обнару- мущества анализаторов сигналов с точ- проблема заключается в том, что скваж- живать малые сигналы вблизи шумово- ки зрения измерения мощности беспро- ность этих сигналов может сильно изме- го порога. Во многих случаях меньший водных систем обусловлены избиратель- няться из-за асинхронного характера уровень собственных шумов, непосред- ностью диапазона частот и временны′ х передачи и схем мультиплексирования. ственно связанный с функцией быстро- интервалов или во многих случаях соче- Из-за этого некоторые переходные сиг- го свипирования, помогает извлечь танием этих видов избирательности. налы очень трудно выявить и измерить. полезную информацию из тех измере- Возможность ограничения частот пред- ний, которые ранее считались неподхо- лагает проводить измерения по отдель- Анализаторы спектра и сигналов всег- дящими для данной системы. ным каналам или полосам частот, такие да были основными приборами для обна- как измерения относительного уровня ружения и измерения паразитных сигна- Быстрое свипирование может повы- мощности в соседнем канале. Измери- лов и помех. В последние годы архитекту- сить вероятность обнаружения паразит- тельные приложения автоматически ра многих анализаторов спектра прошла ных сигналов или помех в сочетании с конфигурируют измерения и сравни- путь от аналоговых до цифровых трактов другими базовыми функциями, такими вают результаты, полученные в основ- ПЧ и от скалярной до векторной обработ- как функция удержания пикового зна- ном из соседних (альтернативных) кана- ки сигналов. Теперь такие приборы при- чения. Однако современные анализато- лов, после чего представляют результа- нято называть анализаторами сигналов, ры сигналов предлагают и другие, ещё ты в графической и табличной форме подчёркивая их более универсальные и более мощные возможности. (см. рис. 2). Такая избирательность так- мощные аналитические возможности. Во многих случаях анализаторы сигна- Анализ спектра в режиме реального лов выпускаются в виде базовых моделей времени (RTSA). В некоторых анализато- рах сигналов применяются специализи- Рис. 2. Автоматизированное измерение коэффициента мощности в соседнем канале рованные ИС и ПЛИС, которые обеспечи- вают очень высокую скорость обработки сигналов в цифровых трактах ПЧ. Ана- лизаторы, работающие в режиме анали- за спектра в реальном времени, исполь- зуют свою вычислительную мощность для непрерывной обработки всех выбо- рок сигнала в указанной полосе частот. Обычно результаты такой обработки ограничены стандартными характери- стиками спектра мощности (т.е. не явля- ются векторными), но при этом можно гарантировать, что ни один участок спек- тра не будет потерян. Это обеспечивает почти стопроцентную вероятность обна- ружения редких, слабых и паразитных сигналов, существенно повышая досто- верность измерений помех. Запуск по частотной маске (FMT). Функция FMT основана на обработке спектра в реальном времени. Запуск по 38 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ частотной маске можно представить как что позволяет установить причинно-след- 1. Сначала необходимо проверить, на- расширенную версию запуска по уровню ственные связи и временны′е соотношения сколько представления о возможных в ПЧ, которая обычно присутствует в век- между сигналами. источниках помех в исследуемом сиг- торных анализаторах сигналов и в неко- нале соответствуют действительно- торых анализаторах спектра. Для улуч- Говоря о записи сигнала и его ана- сти. Для этого лучше всего начать с шения этой функции появилась возмож- лизе во время воспроизведения, стоит анализа спектра с использованием ность вручную настраивать спектральную упомянуть две другие возможности. свипирования, а также с изучения по- маску, выход за пределы которой запу- Во-первых, для обработки записан- ведения системы в условиях извест- скает некоторое действие: измерения, ных данных во время воспроизведения ных источников помех и определения вывод результатов или захват сигнала. функция векторного анализа сигналов этих источников. Если известна ам- В большинстве случаев запуск выполня- обычно использует передискретизацию плитуда, частота или временны′е ха- ется при нарушении или пересечении и цифровой гетеродин. Эти операции рактеристики, то можно перейти к за- границ маски. Однако обработку можно позволяют менять центральную часто- хвату сигнала в ПО VSA, например, с настроить так, чтобы запуск выполнялся ту и полосу обзора в ходе последую- помощью запуска по уровню ПЧ или с при выходе сигнала за пределы маски или щей обработки. Во-вторых, непрерыв- отрицательной задержкой запуска для при выходе и последующем входе. Как и в ный характер захвата можно сочетать захвата начала переходного процесса. случае использования анализа спектра в с измерением спектральной плотности, реальном времени, основное преимуще- например, со спектрограммой, для визу- 2. Если имеются подозрения о наличии ство данной функции заключается том, ализации всех видов активности в тече- помехи, но ничего или почти ничего что она гарантирует обнаружение всех ние времени захвата. В результате ско- о ней не известно, то следует попробо- сигналов, переходов или событий, нару- рость обработки может достигать сотни вать функцию анализа спектра в реаль- шающих маску или отвечающих опреде- тысяч или даже миллионов рассчитан- ном времени. Хотя это измерение чи- лённым логическим условиям. ных спектров в секунду. Это позволяет сто скалярное, не дающее информацию лучше исследовать высокоскоростные о поведении сигнала во временно′й об- Векторный анализ сигналов (VSA). Как и сложные сигналы, выявлять помехи и ласти, оно гарантирует обнаружение и следует из названия, данный режим устанавливать причины их появления. сигналов, даже если о них ничего не использует полную векторную обра- известно. Если важны временны′е ха- ботку сигнала и, следовательно, может ЭФФЕКТИВНОСТЬ ПРОЦЕССА рактеристики сигналов, рекомендует- включать любые типы измерений в ся применить запуск по времени. частотной, временно′й или модуляци- ИЗМЕРЕНИЙ онной областях. Он особенно полезен В системах беспроводной связи, где сиг- 3. Если не удаётся выделить проблем- для измерения цифровой модуляции и ный сигнал с помощью запуска по многорежимного анализа, в котором налы меняются во времени, а также меня- уровню, функция запуска по частот- анализ частоты и времени синхрони- ются и потенциальные источники пара- ной маске позволит сосредоточиться зируется с измерением качества модуля- зитных сигналов и помех, полезно приме- на спектральных аспектах. Кроме то- ции для диагностики неисправностей. нять последовательность тестов разного го, можно запустить отдельные изме- типа, которая гарантирует обнаружение рения или захваты сигнала. В ПО VSA Захват и воспроизведение сигналов. всех сигналов, точные измерения их пара- запуск по спектральной маске мож- Большой объём высокоскоростной памя- метров и глубокий анализ. Эти тесты объ- но настроить таким образом, чтобы ти может сочетаться с векторной обра- единяются в измерительный процесс, выбрать для демодуляции определён- боткой ПЧ для полного непрерывного помогающий получить достоверные ный скачок по частоте (см. рис. 3). захвата сигнала. Эта способность прису- результаты за меньшее время. ща функции векторного анализа сигна- лов и, как правило, сочетается с инстру- Рис. 3. Использование функции запуска по частотной маске ментами последующей обработки или воспроизведения. В общем случае выпол- няется захват широкополосного сигна- ла, после чего анализируются отдельные сигналы или более узкие каналы частот. Благодаря полному захвату сигнала в память, с записанным сигналом мож- но выполнять любой тип анализа, как в частотной, так и во временно′й областях без повторного захвата. Такие возможно- сти особенно полезны для анализа пере- ходных сигналов или однократных выбро- сов, они позволяют также измерять одно- кратно встречающиеся сегменты длинных сигналов, пакетов или фреймов. Посколь- ку захват сигнала идёт непрерывно, собы- тие запуска лишь помечает в сигнале точ- ку запуска, делая доступной информацию до и после запуска. Таким образом, мож- но измерить сигнал до момента запуска, СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 39

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Рис. 4. Использование приложения для измерения ЭМП для анализаторов ратории сторонней организации. Если выполнять данные испытания на самых 4. После захвата исследуемого сигнала ки решений и оценки возможной сте- ранних этапах процесса разработки, то следует использовать его воспроиз- пени их влияния. конечные сертификационные испыта- ведение или последующую обработ- ния на ЭМС превращаются в простую ку в ПО VSA. Большой объём памяти и ПОИСК И УСТРАНЕНИЕ ПРОБЛЕМ формальность. графические инструменты позволя- ЭМС НА САМЫХ РАННИХ ют выбрать нужную часть сигнала по Для повышения вероятности прохож- отношению к моменту времени, со- ЭТАПАХ дения испытаний на соответствие тре- ответствующему некоторому уровню Электромагнитные помехи (ЭМП) бованиям стандартов с первой попытки ПЧ, частотной маске или временно′му можно выполнить собственные предва- параметру. всегда являются большой проблемой рительные измерения. Для этого пона- для радиоинженеров, пытающихся добится анализатор сигналов с прило- 5. В ходе воспроизведения можно сво- соблюсти требования нормативных жением для проведения предваритель- бодно менять центральную частоту и документов и в то же время обеспе- ных квалификационных измерений на полосу обзора, фокусируясь на нуж- чить совместимость в плотно занятом соответствие нормативным требовани- ной частоте без повторного захвата спектре. И хотя формальные сертифи- ям к излучаемым ЭМП. Ниже приводит- (пока сигнал располагается в преде- кационные испытания очень важны, ся примерный список измерительных лах исходной полосы захвата). они выполняются на самых последних решений. этапах процесса разработки, создавая 6. Рекомендуется менять типы анализа риск задержки выпуска нового изделия Анализаторы сигналов со стандарт- и режимы отображения. Такой под- и потенциальную возможность доро- ной функцией измерений ЭМП. Такие ход является очень мощным спосо- гостоящих доработок и повторных анализаторы содержат специальные бом получения полной информа- испытаний. Поиск и устранение таких фильтры ЭМП, настройки предельных ции о помехах за счёт применения проблем на ранних этапах – во время линий и функции коррекции результа- методов, принятых для анализа не- проектирования и проверки конструк- тов измерений для реализации различ- модулированных сигналов. Для иден- ции – обычно выполняется проще и ных коэффициентов усиления антен- тификации сигнала и его наиболее обходится дешевле. ны. важных параметров можно исполь- 1. Анализаторы сигналов с измеритель- зовать временны′е и частотные мар- Для испытаний на ЭМС применя- керы, расчёт мощности в полосе и да- ются специальные виды измерений, ными приложениями для испытаний же демодуляцию. Спектрограммы и отличные от типичного анализа спек- на электромагнитную совместимость графики спектральной мощности тра. Например, необходимо исполь- (ЭМС). Такие анализаторы должны могут выявить важные особенности зовать специальные полосы частот и поддерживать диапазоны, детекторы поведения сигнала и его взаимосвязь такие детекторы, как «квазипиковый» и полосы, определённые Специаль- с полезными сигналами. (который, в отличие от пикового или ным международным комитетом по Некоторые помехи неизбежны, но усредняющего детектора, рассчиты- радиопомехам (CISPR), специальные вает значение сигнала как функцию режимы измерений с несколькими их можно устранить с помощью опре- от частоты повторения). Эти детекто- детекторами в положениях, указан- делённых методов, таких как предот- ры и некоторые полосы измерения, ных маркерами, а также возможность вращение коллизий или повторные как правило, не используются во вре- прослушивания для распознавания передачи. Описанные здесь шаги помо- мя обычного анализа сигналов или различий в сигналах. гут лучше понять характер помех во спектра. Сами разработчики, как пра- 2. Анализаторы сигналов с полнофунк- временно′й и частотной областях, соз- вило, не проводят испытания на ЭМС. циональными приложениями для из- давая надёжную основу для разработ- Они проводятся в специальной лабо- мерения ЭМП могут выполнять полную проверку на соответствие стандартам, включая автоматические испытания по предельным значениям. Также они позволяют установить допуски по из- мерениям, обеспечивающие надёж- ное соответствие требованиям нор- мативов. Кроме того, эти приложе- ния предлагают специальные режимы представления результатов, включая ленточные диаграммы (см. рис. 4). На графике спектра хорошо видны сигна- лы помех, детально описанные в табли- це ниже. Амплитуды сигналов измеря- ются несколькими детекторами и вы- деляются разными цветами. 3. Пробники ближнего поля необходи- мы для предварительных испытаний, в частности для диагностики неис- правностей и проверки конструк- ции. Обычно они используются для 40 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Точность Неразрывное переключение пределов Предел измерений Неразрывное переключение пределов Типовая демонстрационная Амперы3 А ±(0,03% + 250 мкА) Активный последовательность режим 100 мА ±(0,025% + 10 мкА) Заряд/Энергия 1 мА ±(0,025% + 10 нА) Сравнимо с 201,457 мкДж 10 мкА ±(0,025% + 8 нА) 28-разрядным АЦП Режим ожидания Режим сна Неразрывная смена пределов только при измерений Образцовое устройство N6705B с блоком источника питания/измерителя Исследуемое устройство Рис. 5. Динамический анализ потребления мощности с помощью анализатора питания отслеживания излучений до уровня Ограниченные возможности бата- жество измерений. Начать рекомендует- печатных плат, модулей, цепей и да- рей, источников и преобразователей ся с измерений реальной потребляемой же отдельных компонентов. питания вынуждают искать компро- мощности. В этом помогут анализаторы 4. Небольшие экранированные или по- мисс между мгновенной и общей мощ- питания постоянного тока, объединяю- лубезэховые камеры отделяют внеш- ностью и характеристиками РЧ-модуля. щие в себе несколько источников посто- ние сигналы от нежелательных из- Такой компромисс важен не только для янного тока и точные средства измере- лучений, решая тем самым одну из функциональных возможностей, но и ния мощности (см. рис. 5). Это отно- самых сложных проблем измерения для конкурентоспособности решения. сительно новая категория приборов, ЭМП. Реальные антенны часто излу- позволяющая упростить процесс изме- чают огромное количество сигналов, Помимо портативных мобильных рений и более детально изучить энерго- и некоторые из них могут сильно ме- устройств существует ещё одно стреми- потребление устройств (см. рис. 6). няться во времени. тельно развивающееся направление с Современные лаборатории содержат особыми потребностями – устройства При изучении особенностей энер- множество других источников излуче- Интернета вещей, в особенности такие гопотребления устройств необходи- ний, и трудоёмкий процесс поиска этих устройства, которые периодически обме- мо учитывать как краткосрочные, так источников и учёта или устранения их ниваются малыми объёмами данных с и долгосрочные аспекты. Анализаторы влияния на результаты измерения мож- хост-системами или другими устройства- питания позволяют проводить измере- но существенно облегчить, применив ми. Такие устройства зачастую работают ния, результаты которых помогают выя- экранированную камеру. от небольших элементов питания, но при вить колебания потребляемой мощно- этом должны сохранять работоспособ- сти, в частности пиковое потребление, ОГРАНИЧЕНИЕ ность в течение нескольких месяцев или быстро разряжающее источник питания даже лет до замены элемента питания. устройства. Получить представление об ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ БЕЗ энергопотреблении за более продолжи- УЩЕРБА КАЧЕСТВУ СИГНАЛА Не меньше сложностей создают для тельные промежутки времени (секунды радиоинженеров режимы покоя со сверх- и минуты) можно с помощью диаграмм Так как большинство портативных малым энергопотреблением. Только при регистратора данных или ленточных устройств работают от заряжаемых акку- наличии точных данных о потреблении диаграмм. Эти измерения часто бывают муляторов ограниченной ёмкости, они энергии в состоянии покоя и при пра- необходимыми для вычисления суммар- должны экономно расходовать энер- вильной организации переходов меж- ной потребляемой мощности при проек- гию. Аккумуляторы и преобразователи ду состояниями «сна» и активной рабо- тировании источников питания, преоб- напряжения зачастую обладают значи- ты можно удовлетворить потребности в разователей и батарей. Также они дают тельным выходным сопротивлением и длительных интервалах между обслужи- представление о рассеивании мощности плохо приспособлены для динамическо- ванием или заменой элементов питания. подсистемами или компонентами, кото- го изменения потребляемой мощности рые могут иметь ограниченные темпе- по причине низкой скорости нараста- ПОИСК КОМПРОМИССОВ ратурные характеристики. ния выходного напряжения и тока. Стан- дартные лабораторные источники пита- В ВОПРОСАХ ИМИТАЦИЯ ПРОФИЛЕЙ ния с возможностью подачи питания в ЭНЕРГОПОТРЕБЛЕНИЯ течение практически неограниченно- НАПРЯЖЕНИЯ И ТОКА го времени не всегда способны выявить Чтобы добиться надёжной и энергоэф- Ознакомившись с базовой информа- существующие проблемы. фективной работы устройства, особен- но с низким или сверхнизким уровнем цией, можно переходить к поиску опти- мощности, необходимо провести мно- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 41

ПРИБОРЫ И СИСТЕМЫ Рис. 6. Динамика потребления тока за 30 мс (слева) и за 30 с (справа) мального баланса, обеспечивающего нентов. Для этого сценария требуются средства оптимизации и устранения требуемое питание при минимальных приборы, способные измерять низкий проблем, особенно при анализе пере- габаритах и стоимости. Для этого пона- ток в широкой полосе частот, в сочета- ходных состояний передачи или приё- добятся источники питания, способ- нии с внешним источником питания ма сигнала, работе нескольких приёмо- ные реалистично подавать специально или собственным источником пита- передатчиков и активной работе блока ограниченное питание. Такие источни- ния системы. цифровой обработки сигналов. ки помогают инженерам учесть пре- дельные значения параметров и обе- Одним из таких приборов является Способность анализатора формы сиг- спечить оптимальные характеристики новое решение в области измерения нала тока срабатывать при выявлении устройства с максимально компактным мощности постоянного тока – ана- последовательностей, определённых источником питания. лизатор формы сигнала тока Keysight состояний и случайных выбросов отлич- CX3300A. Как правило, данный анализа- но сочетается с имеющимися у вектор- Такие решения, как малошумящий тор используется с аналоговыми проб- ных анализаторов сигналов возможно- источник питания Keysight B2961/62A, никами, но может быть оборудован и стями захвата, воспроизведения и после- достоверно имитируют выходные цифровыми пробниками для того, дующей обработки сигналов. Общая характеристики и обеспечивают в чис- чтобы скоординировать измерения последовательность измерений начи- ле прочего программируемое выход- питания с управляющими сигналами нается с функций запуска в анализато- ное сопротивление, очень низкие зна- устройства. Состояние шины данных ре формы сигнала тока. С их помощью чения силы тока и сверхнизкий шум. может быть сопоставлено с текущим создаётся внешний сигнал запуска, ини- Такие источники питания могут рабо- потреблением тока и может использо- циирующий одиночное измерение или тать в режиме имитации напряжения/ ваться для запуска других измерений на захват сигнала с помощью векторного тока, что позволяет использовать их анализаторе ВЧ-сигналов или вектор- анализатора сигналов. Положительные для электроснабжения АЦП, ЦАП, ном анализаторе сигналов. Благодаря или отрицательные задержки позволя- радиочастотных интегральных схем, чувствительности анализатора в поло- ют согласовать измерения напряжения генераторов с управлением напряже- се пропускания 200 МГц фиксируются или потребления мощности с измерени- нием, датчиков, измерительных пре- переходные токи, которые могут пере- ями радиочастотной мощности, спектра образователей и кварцевых генера- грузить источник питания или повре- или качества модуляции. торов. Режим имитации работает по дить цепи. Цифровые пробники предо- заданным картам с точками напряже- ставляют возможности запусков изме- ЗАКЛЮЧЕНИЕ ния/тока, с помощью которых имити- рений, а глубокая память позволяет руются разные устройства, например, изучить форму тока в моменты, отлич- Проектирование любой системы солнечные элементы. ные от времени срабатывания тригге- беспроводной передачи данных – ра.Очевидными последствиями огра- непростая задача с жёсткими требова- ИЗМЕРЕНИЕ И АНАЛИЗ ничения питания постоянного тока в ниями и необходимостью многочис- системе являются снижение радиоча- ленных компромиссов. Существующие СВЕРХНИЗКИХ УРОВНЕЙ ТОКА стотной мощности и искажение сигна- стандарты и задачи охватывают весь В портативных устройствах для прод- ла, но возможны и другие эффекты, в частотный диапазон, от постоянного том числе снижение качества модуля- тока до РЧ, достигая подчас СВЧ и даже ления работы при сверхнизком энер- ции. Возможность сопоставить радио- миллиметрового диапазона. Оптималь- гопотреблении может потребоваться частотные измерения с показателя- ные решения этих задач определяются применить некую систему очерёдно- ми мгновенного потребления посто- опытом, знаниями и творческим подхо- сти и распределения мощности, что- янного тока и цифровой активностью дом разработчика, а в реализации помо- бы исключить повышенную нагрузку системы предоставляет эффективные гут анализаторы, источники питания и из-за одновременной работы радио- измерительные приложения. частотных и вычислительных компо- 42 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

Измерения везде, где есть Интернет Высокоскоростные многоканальные АЦП и генераторы сигналов стандарта LXI digitizerNETBOX • более 70 моделей • от 2 до 48 синхронных каналов • 5 Гсэмпл/с, 8 бит • 500 Мсэмпл/с, 14 бит • 200 ксэмпл/с – 250 Мсэмпл/с, 16 бит generatorNETBOX • от 2 до 24 каналов • 60–125 Мсэмпл/с, 14 бит • 625 Мсэмпл/с – 1,25 Гсэмпл/с, 16 бит ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Пирометр на ПЛИС Часть 1 Павел Редькин ([email protected]) к этому выходу светодиод. Эффектом «защёлкивания» механизм сигнализа- Предлагаемая статья содержит схемы и описание работы миниатюрного ции о превышении порога не облада- электронного устройства – бесконтактного термометра (пирометра), ет – если значение температуры стано- предназначенного для измерения температуры различных объектов вится ниже порога, цифровой выход в широком диапазоне без контакта с ними. ПЛИС переходит в высокое состоя- Устройство построено на базе промышленного инфракрасного датчика ние, светодиод гаснет – звуковой сиг- температуры. Особенностью предлагаемого устройства является нал прекращается. использование ПЛИС в качестве аппаратной платформы для его построения. Пользовательский интерфейс состо- В первой части статьи рассматриваются основные характеристики, ит из шести кнопок управления: MODE схемы и конструкция устройства, а также приводится описание (режим), HOLD (удержание показаний), первичного датчика. ++ (увеличение грубо), −− (уменьшение грубо), + (увеличение точно), − (умень- ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ менты, например ЖКИ, не рассчитаны шение точно). на работу в таком широком диапазо- УСТРОЙСТВА не температур. По этой причине диа- Интерфейс для связи с внешни- Пирометр – прибор для бескон- пазон измеряемых устройством тем- ми устройствами – USB 2.0 (USB- ператур окружающей среды на прак- устройство) с возможностью питания тактного измерения температуры тел. тике будет определяться диапазоном пирометра от хоста. Принцип действия основан на изме- рабочих температур применённого в рении мощности теплового излуче- устройстве ЖКИ: от –20 до +85°C. Способы выдачи результатов изме- ния объекта преимущественно в диа- рения, текущего значения порога, пазонах инфракрасного излучения и Диапазон измеряемых температур информации о текущем режиме, теку- видимого света. удалённого объекта в режимах 2 и 3 щем состоянии и сигнала превышения от –70 до +380°C. порога во всех режимах: Пирометр имеет следующие основ- ● на символьный двухстрочный ЖКИ ные характеристики: Типовая точность измерения темпе- ● количество рабочих режимов – 3: ратуры удалённого объекта в диапазо- (по 8 символов в строке), совмести- не температур от 0 до +50°C составля- мый со стандартом HD44780; − режим 1 («A») – измерение темпе- ет ±0,5°C. ● во внешний USB-хост через интер- ратуры окружающей среды; фейс USB 2.0 в виде посылки данных Типовая точность измерения тем- в ASCII-коде. − режим 2 («M») – измерение темпе- пературы удалённого объекта в так Способы задания текущего режима ратуры удалённого объекта с ла- называемом «медицинском» диапазо- пирометра: зерным маркером-целеуказателем; не температур (от +36 до +38°C) состав- ● кнопкой управления «Режим» по ляет ±0,2°C. кольцу; − режим 3 («N») – измерение темпе- ● из внешнего USB-хоста через интер- ратуры удалённого объекта без ла- Разрешающая способность измере- фейс USB 2.0 отдельной командой зерного маркера-целеуказателя; ния температуры окружающей среды и «Задание режима». температуры удалённого объекта 0,1°C. Способы задания порога сигнализа- ● количество состояний в каждом из ции пирометра: рабочих режимов – 2: Количество задаваемых пользовате- ● четырьмя кнопками управления: «++», − состояние 1 – текущие измерения; лем порогов сигнализации о превыше- «−−», «+», «−»: значение порога может − состояние 2 («H») – удержание нии измеряемой температурой задан- быть задано по кольцу в диапазоне (фиксация) последнего измерен- ного значения – 1. от −73,3 до +386,8°C с помощью кно- ного значения. пок «++», «−−», «+», «−» (каждое нажатие Лазерный маркер-целеуказатель Разрешающая способность задания на кнопку «++» увеличивает текущее порога сигнализации – 0,1°C. Порог значение порога на 5,0°C, каждое на- удобно использовать для маркирования сигнализации может быть задан в диа- жатие на кнопку «−−» уменьшает те- точки на удалённом объекте, в которой пазоне температур от –73,3 до +386,8°C. кущее значении порога на 5,0°C, каж- производится измерение температу- Задаваемый порог является общим для дое нажатие на кнопку «+» увеличи- ры, поскольку применённый в устрой- всех режимов работы устройства. Сиг- вает текущее значение порога на стве бесконтактный датчик температу- нализация при превышении порога 0,1°C, каждое нажатие на кнопку «−» ры имеет достаточно узкую простран- температурой окружающей среды или уменьшает текущее значение поро- ственную диаграмму направленности. температурой удалённого объекта сра- га на 0,1°C); батывает в виде прерывистого звуково- ● из внешнего USB-хоста через ин- Диапазон измеряемых температур го сигнала высокого тона и одновре- терфейс USB 2.0 отдельной коман- окружающей среды в режиме 1 от –40 менно в виде выдачи низкого логи- дой «Задание порога сигнализации». до +125°C. Указанный диапазон заяв- ческого уровня на цифровой выход лен производителем применённого в ПЛИС, зажигающий подключённый устройстве первичного датчика тем- пературы, однако другие использо- ванные в устройстве электрорадиоэле- 44 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Отладочная плата Core EP2C5 ПЛИС EP2C5T144C8 Сигнал несовпадения CRC 1 кГц 10 МГц 1 кГц 10 МГц Знак температуры I2С Модуль обмена Блок Значение температуры данными с датчиком периодического Датчик чтения данных из Признак состояния Контроллер ЖКИ Символьный ЖКИ MLX90614 MLX90614 устройства (2 строки по 8 символов) (MLX90614_wr_rd) MLX90614 «++» Вычислитель Значение порога «--» Сигнал состояния сравнения «+» Контроллер обработки сигналов от кнопок, записи и чтения данных FRAM, устройства Знак порога «-» формирования порога сигнализации, управления режимом сравнения «HOLD» и состоянием устройства Порог сравнения «MODE» температуры Текущее значение режима устройства +4,2 В Сигнал превышения порога Признак 1 Гц Контроллер превышения формирования 500 Гц порога звуковых Сигналы озвучивания 10 МГц сигналов нажатий на кнопки 10 МГц Модуль I2C Память FRAM Значение порога сравнения записи-чтения FM24LC16 и режима устройства FM24LC16 Блок передачи (FM24LC16_wr_rd) пакета данных Текущие значения режима 10 МГц Модуль UART- и состояния устройства через UART передчи байта передача 10 МГц Блок приёма через UART Преобразователь USB К USB-хосту пакета данных UART_byte_tx) UART-USB Задаваемые через UART значения режима через UART 10 МГц Модуль UART- и состояния устройства приёма байта приём через UART Сигнал управления лазерным маркером UART_byte_rx) Лазерный 10 МГц маркер Делитель 1 Гц частоты на 10 000 000 Системный PLL Делитель 1 кГц сброс (делитель частоты частоты на 5) на 10 000 Узел сброса при включении Делитель 500 Гц частоты питания на 20 000 Стабилизатор «Сброс» +3,3 В Генератор Загрузочная +1,2 В +1,2 В глобального память Стабилизатор синхросигнала конфигурации +3,3 В 50 МГц ПЛИС Технологический EPCS 16 интерфейс JTAG Цепь питания от USB-хоста +4,2 В Стабилизатор Узел развязки +5 В – +4,2 В питающих +6 В + напряжений Рис. 1. Структурная схема пирометра Способы задания текущего состоя- независимой памяти FRAM с неограни- после включения питания устройство ния пирометра: ченным количеством циклов записи/ переходит в состояние 1 (текущие ● кнопкой управления «Удержание» по стирания. Сохранение производит- измерения). ся при каждой смене текущего режи- кольцу (первое нажатие включает со- ма или текущего значения порога сиг- Напряжение питания пирометра стояние удержания, следующее нажа- нализации с помощью кнопок или из +6 В (при питании от 4 элементов типо- тие отключает состояние удержания); внешнего USB-хоста. Последние сохра- размера AA, размещённых во встроен- ● из внешнего USB-хоста через интер- нённые в FRAM перед выключением ном батарейном отсеке) или +5 В (при фейс USB 2.0 отдельной командой устройства значения режима и поро- питании от USB-хоста через интерфейс «Задание состояния». га сигнализации становятся активны- USB 2.0). В устройстве реализована функция ми при включении питания устройства. автоматического сохранения текуще- Ток потребления в случае питания го режима и текущего значения поро- Текущее состояние устройства в напряжением +6 В от батарей: га сигнализации в микросхеме энерго- FRAM не сохраняется. По умолчанию ● при отключённом лазерном марке- ре – не более 70 мА; СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 45

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ GY-906 Core EP2C5 DD1 EP2C5Т144С8 DA1 MLX90614 R1 R2 Х1 PLM 4,7 к 4,7 к 1 +3,3 В SCL 1 2 IO118 118 SDA 2 3 3 IO3 IO115 115 Vdd 3 4 7 IO7 IO114 114 Vss IO113 113 4 58 IO58 IO112 112 55 IO55 IO104 104 C1 0,1 мк 52 IO52 IO103 103 48 IO48 IO101 101 SB1 «++» 45 IO45 SB2 «--» 43 IO43 IO100 100 SB3 «+» IO96 96 SB4 «-» 99 SB5 «MODE» IO99 SB6 «HOLD» ● при включённом лазерном маркере – +3,3 В R2 не более 80 мА. SB7 10 к СХЕМЫ И КОНСТРУКЦИЯ «Сброс» 88 RESET УСТРОЙСТВА C2 IO4 4 R7 1 к HL2 «Секундный ритм» Структурная схема пирометра пока- 0,1 мк HL2 R8 1 к HL3 «Превышение порога» R9 1 к HL4 «Ошибка CRC» зана на рисунке 1. В качестве аппа- +3,3 В DD2 50 МГц 17 CLK IO8 8 ратной платформы для построения 4 VCC G OUT 3 HL3 +3,3 В устройства используется отладочная 2 GND плата Core EP2C5 [1], содержащая ПЛИС IO9 9 EP2C5T144С8, микросхему конфигу- DD3 EPCS16 HL4 рационной памяти EPCS16, генератор глобального синхросигнала ПЛИС +3,3 В 3 VCC nCS 1 2 nCSO IO24 24 R10 1 к с частотой 50 МГц, стабилизаторы 7 VCC DATA 2 14 DATAO питающих напряжений +3,3 В, +1,2 В, C3 8 VCC DCLK 6 15 DCLK HL5 кнопку «Сброс», несколько светодиодов, 0,1 мк 4 GND ASDI 5 IO25 25 разъём технологического интерфейса 1 ASDO JTAG и другие мелкие элементы «обвяз- IO28 28 ки» ПЛИС. Поддержка всех имеющих- R3 10 к 20 nCONFIG IO30 30 ся функций в устройстве реализована в R4 10 к 82 IO82 виде составных частей проекта ПЛИС. +3,3 В R5 10 к 83 IO83 К плате Core EP2C5 в устройстве под- 16 nCE 69 ключаются следующие внешние узлы: IO69 датчик температуры, кнопки управле- IO70 70 ния, символьный двухстрочный ЖКИ, микросхема энергонезависимой памя- 57 ти FRAM, преобразователь интерфейсов IO57 UART-USB, звуковой излучатель, свето- диод лазерного маркера и стабилиза- +3,3 В тор напряжения +4,2 В со схемой раз- вязки питающих напряжений, поступа- ТСК 12 R11 R12 X2 ющих от батареи и от преобразователя 10 к 10 к «JTAG» UART-USB. 5, 23, 29, 46, 54, TDO 10 1 Принципиальная схема пирометра 66, 77, 84, 95, 95, 102, 2 представлена на рисунке 2. Соедини- +3,3 В 3 тельные разъёмы платы Core EP2C5 на 116, 127, 138 4 схеме условно не показаны. Датчик тем- VDD1 5 пературы DA1 MLX90614 в устройстве 6 смонтирован на маленькой переход- 35, 37, 50, 62, TMS 11 7 ной плате промышленного производ- 107, 109, 124, 131 VDD2 8 ства GY-906, содержащей резисторы R1, +1,2 В TDI 13 9 R2 подтяжки линий шины SMBus (I2C) к 6, 19, 33, 34, 36, 38, 39, 10 напряжению питания и разъём X1 для 49, 56, 61, 68, 78, 85, 98, подключения к этой шине. 105, 106, 108, 110, 111, 117, 123, 128, 130, 140 GND VD1 DA2 AMS1117-3.3 +3,3 В DA3 AMS1117-1.2 SMBJ5.0A 3 IN OUT 2 3 IN OUT 2 +1,2 В + C26 + + 0,1 мк GND R6 GND 1 C27 4,7 к 1 C28 C25 10 мк x 10 В HL1 10 мк x 10 В 10 мк x 10 В «Питание» выв. 35 +1,2 В выв. 62 выв. 107 выв. 109 выв. 124 выв. 131 к выводам DD1 выв. 37 С4–С24 0,1 мк выв. 50 С4 С5 С6 С7 С8 С9 С10 С11 выв. 5 +3,3 В выв. 46 выв. 54 выв. 66 выв. 77 выв. 84 выв. 95 выв. 116 выв. 23 выв. 102 выв. 127 выв. 29 выв. 138 С12 С13 С14 С15 С16 С17 С18 С19 С20 С21 С22 С23 С24 Рис. 2. Принципиальная схема пирометра 46 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ HG1 WH0802A Микросхема энергонезависимой па- мяти FRAM DD4 FM24LC16B в устрой- 14 D7 стве используется в составе платы 13 D6 AT24CXX EEPROM Board [2], содер- 12 D5 жащей резисторы R18, R19 подтяжки 11 D4 линий шины I2C к напряжению пита- 10 D3 ния и разъём X3 для подключения к 9 этой шине. 8 D2 D1 Питание датчика температуры DA1, 7 D0 микросхемы памяти FRAM DD4 осу- ществляется от стабилизатора напря- +3,3 В 6 E жения +3,3 В DA2 из состава платы R14 180* RS Core EP2C5. Питание самой платы Core 4 RW EP2C5 осуществляется от внешнего ста- +3,3 В 5 билизатора DA4, выходное напряже- R15 15 A ние +4,2 В которого вырабатывается из 10 к 16 напряжения +6 В батареи GB1 (4 эле- K мента типоразмера AA) или из напря- +4,2 В жения +5 В, поступающего через пла- 3 V0 ту преобразователя интерфейса PL2303 2 VDD USB-UART Board [3] от подключённо- 1 VSS го к пирометру USB-хоста. Выходное напряжение стабилизатора DA4 зада- R16 20* ётся резисторами R28, R29. +3,3 В Плата преобразователя интерфей- са PL2303 USB-UART Board питается BF1 от подключённого к ней USB-хоста и работоспособна только при наличии R17 1 к VT1 указанного подключения. КТ3102Б В качестве узла взаимной развяз- AT24CXX EEPROM Board X3 ки выходных напряжений батареи и 1 +3,3 В платы преобразователя интерфейса DD4 FM24LC16B R18 используется диодная сборка VD2 с 1к R19 2 малым (порядка 0,3 В) прямым паде- 1 A0 FRAM Vcc 8 1к 3 нием напряжения на диодах. 5-воль- 2 A1 WP товый ЖКИ HG1 питается напряже- 3 A2 SCL 7 4 нием +4,2 В с выхода стабилизатора GND SDA 6 DA4, однако для задания его контраст- 4 5 ности и питания подсветки экрана ис- пользуется напряжение +3,3 В с выхо- PL2303 USB-UART Board C34 0,1 мк да стабилизатора DA2. В случае исполь- зования 3-вольтового ЖКИ его мож- X5 C30 + R27 но полностью питать от напряжения “3,3V” 1к +3,3 В. “5V” В качестве светодиода лазерного мар- кера в устройстве использован мало- X4 3 2 1 10 мк x 10 В мощный лазерный диод неизвестной автору модели в металлическом корпу- 1 С29 0,1мк DD5 PL2303TA C31 R26 HL9 X6 се с встроенной фокусирующей лин- 2 0,1 мк 1,5 к «USB-B» зой, смонтированный на маленькой 3 4 VCCIO VCC_5 20 плате промышленного производства 4 3V3OUT 17 R24 22 1 «VBUS» (артикул платы KY-008), приобретён- HL7 HL8 1 TXD R25 22 2 «D-» ный автором на Aliexpress. По инфор- “ТXD” “RXD” 5 RXD DM 16 мации продавца, мощность излучения DP 15 BQ1 3 «D+» лазерного диода составляет 5 мВт, дли- R20 R21 7, 18, 21 GND 27 12 МГц 4 «GND» на волны излучения – 650 нм. 1,5 к 1,5 к OSC1 28 5 «SHEEL» OSC2 26 С32 С33 Несколько слов о конструкции 13 EE_CLK 22 22 устройства. Корпус пирометра выпол- PLL_TEST 25 нен из металла. Батарейный отсек раз- R22 10к 14 EE_DATA AGND 23 мещён в рукоятке пистолетного типа. GP1 22 В качестве несущего корпуса использо- R23 10к GP0 ван отрезок П-образного алюминиево- C35 +5 В DA4 ADP667AN C37 0,1 мк 10 мк x 10 В VD2 SBL2040 8 IN OUT 2 + SET 6 C38 +4,2 В SHDN GND 0,1 мк X7 SA1 C36 54 R28 «Питание» 0,1 мк 51 к KY-008 R13 + R29 91 22 к HL6 GB1 6 B LzD – СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019 WWW.SOEL.RU 47

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ Рис. 3. Внешний вид пирометра пературы в °C отображается в верхней значение которой в пирометре при- строке ЖКИ, а значение порога в °C – нимается равным значению темпе- го профиля сечением 60×60 мм и дли- в нижней. Также в нижней строке ото- ратуры окружающей среды. Второй ной 95 мм. На «затыльнике» несущего бражается текущий режим устройства канал предназначен для бесконтакт- корпуса размещены ЖКИ, кнопки «++», (буквы A, N или M) и его текущее состо- ного измерения температуры удалён- «−−», «+», «−» и разъём USB типа B. Дат- яние (буква H в случае состояния удер- ных от датчика внешних объектов. При чик и лазерный маркер размещены в жания). поданном питании датчик непрерыв- передней части корпуса устройства но циклически измеряет и вычисля- таким образом, чтобы их оптические ОПИСАНИЕ ПЕРВИЧНОГО ет температуру окружающей среды оси были параллельны и максималь- TA и температуру удалённого объек- но приближены друг к другу. В каче- ДАТЧИКА та во втором канале TO. С заданными стве несущего кронштейна для монтажа Характеристики пирометра в пла- по умолчанию заводскими настрой- датчика и лазерного маркера использо- ками длительность одного цикла всех ван отрезок Г-образного алюминиево- не точности, погрешности и диа- этих измерений для MLX90614-ESF-DCI го профиля сечением 25×25 мм и дли- пазонов измерения температуры в составляет 0,65 с. ной 75 мм, прикреплённый к несуще- определяющей степени задаются му корпусу спереди. В передней части соответствующими характеристика- Под температурой объекта здесь пистолетной рукоятки (на месте курка) ми применённого в устройстве пер- понимается средняя рассчитываемая размещены кнопки MODE и HOLD типа вичного датчика. В качестве такового датчиком температура всех внешних КМ-1, на которые удобно нажимать ука- используется промышленный двухка- объектов, попавших в поле чувстви- зательным пальцем. Выключатель пита- нальный инфракрасный датчик тем- тельности датчика. В ходе измерения ния SA1 размещён на нижней панели пературы MLX90614-ESF-DCI произ- поступившее в датчик инфракрасное несущего корпуса таким образом, что- водства Melexis [4], внешний вид кото- излучение от этих объектов преобра- бы его было удобно переключать кон- рого в составе устройства показан на зуется в напряжение, которое затем чиком указательного пальца правой рисунке 4. оцифровывается, подвергается филь- руки (для правшей). трации и математической обработке Первый канал датчика является вну- в соответствии с алгоритмом, приве- Внешний вид пирометра показан на тренним и предназначен для измере- дённым в [4]. При этом по умолчанию рисунке 3. Значение измеряемой тем- ния температуры самого датчика TA, датчик сконфигурирован так, что для его второго канала, измеряющего тем- пературу TO, действует заводская кали- бровка. Для датчика MLX90614-ESF-DCI диа- грамма направленности (поле чув- ствительности) задана простран- ственным конусом с телесным углом 5° у вершины в приёмном окне датчи- ка и с осью симметрии конуса, перпен- дикулярной плоскости поверхности приёмного окна. Очевидно, что чем острее диаграмма направленности датчика, тем точнее он будет измерять температуру мелких объектов. Одна- ко при отсутствии необходимости в TO, °C 380 300 ±4 ±4 240 180 ±2 ±3 ±2 ±4 ±3 ±1 ±2 ±2 120 ±0,5 ±1 ±2 T, °C ±3 ±2 ±1 A 60 ±2 ±1 ±3 ±2 ±4 ±2 ±1 0 ±3 100 125 0 50 ±3 ±1 –40 ±3 ±3 –70 –40 –20 Рис. 4. Внешний вид датчика температуры MLX90614-ESF-DCI Рис. 5. Зависимость величины точности измерения температуры объекта TO от температуры окружающей среды TA 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 8 2019