Современная электроника 2018 №7

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ возможных причинах возникнове- Рис. 3. Результаты измерения параметров джиттера сигнала тактовой частоты 40 МГц ния проблем и определить, насколько корректно ведут себя разные тактовые Рис. 4. Исследование джиттера сигнала тактовой частоты 1,25 МГц частоты и цепи в исследуемой системе. Рис. 5. Флуктуации скважности на задних фронтах тактового сигнала 1,25 МГц На рисунке 3 приведены результаты измерения джиттера тактовой часто- ный пик, а это свидетельствует о том, что проблемы, но если часть схемы исполь- ты 40 МГц, показанного на рисунке 1, джиттер сигнала слабо связан с некорре- зует передние фронты, а часть – задние, включая глазковую диаграмму сигна- лированными компонентами DJ. то джиттер может привести к некоррект- ла, гистограмму, спектр TIE и разложе- ной или ненадёжной работе системы. ние джиттера на отдельные компоненты. На рисунке 5 показана осциллограм- Открытый глазок на глазковой диаграм- ма сигнала тактовой частоты, широкие ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ме говорит о том, что джиттер сигнала задние фронты которой явно демон- тактовой частоты достаточно мал – и в стрируют сильно меняющуюся скваж- СИГНАЛА ТАКТОВОЙ ЧАСТОТЫ самом деле, полный джиттер (TJ@BER) ность. Если во всех частях встраиваемой С РАСПРЕДЕЛЁННЫМ СПЕКТРОМ равен примерно 554 пс, что составля- системы используются только передние ет примерно 2,2% от периода тактовой фронты тактовой частоты, то флуктуа- В качестве следующего примера частоты 40 МГц. Разложение джитте- ции скважности могут не представлять взята осциллограмма тактового сиг- ра на компоненты показывает, что слу- нала частотой 98 МГц в режиме с бес- чайный джиттер составляет лишь очень малую часть полного джиттера. Следо- вательно, доминирующей компонен- той должен быть детерминированный джиттер, к тому же две вершины гисто- граммы TIE наводят на мысль о большом уровне детерминированного джиттера (DJ). DJ, в свою очередь, можно разло- жить на периодический джиттер (PJ), джиттер, зависящий от данных (DDJ), и искажения скважности (DCD). В данном случае компонента PJ рав- на примерно 1/4 джиттера. В спектре TIE хорошо видны пики на частотах 7, 17 и 32 МГц, что позволяет сделать предположение о присутствии большо- го некоррелированного детерминиро- ванного джиттера, вызванного, по всей вероятности, взаимовлиянием сигналов на печатной плате или внутри ПЛИС. Поскольку этот сигнал представляет собой не данные, а тактовую частоту, то DDJ равен 0. Кроме того, DCD состав- ляет примерно 1/5 полного джиттера, что наводит на мысль о необходимости дальнейшего анализа и оптимизации цепи, формирующей тактовую частоту. Чтобы понять, что ещё может проис- ходить в данной системе, необходимо исследовать другую тактовую частоту, в данном случае 1,25 МГц. Как показано на рисунке 4, этот сигнал демонстриру- ет несколько иные параметры джитте- ра. Открытый глазок глазковой диаграм- мы говорит о том, что джиттер тактовой частоты невелик, и это подтверждается измерением значения TJ, которое рав- но примерно 4,4 нс, то есть менее 0,55% от периода тактовой частоты. Разложе- ние джиттера на компоненты показы- вает, что компонента RJ очень мала по сравнению с полным джиттером. Ком- понента PJ также сравнительно мала, и в спектре TIE отсутствует явно выражен- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 47

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ Рис. 6. Осциллограмма сигнала тактовой частоты 98 МГц с бесконечным послесвечением ты с распределённым спектром, частота которого намеренно промодулирована. Рис. 7. Результаты измерения параметров джиттера сигнала тактовой частоты 98 МГц с распределённым спектром Как показано на рисунке 7, в предпо- лагаемых флуктуациях частоты преоб- ладает компонента PJ, что подтвержда- ется таблицей результатов в верхней части экрана и седлообразной формой гистограммы TIE. TIE, вызванную моду- ляцией, можно наблюдать на оранже- вом графике изменения во времени в нижнем правом углу экрана. По графику изменения во времени TIE и по измерению пиков спектра TIE в центре экрана можно сделать вывод, что частота модуляции равна примерно 39 кГц. Форма спектра с преобладанием нечётных гармоник с быстро спадаю- щей амплитудой позволяет предполо- жить, что модулирующий сигнал, ско- рее всего, имеет прямоугольную или треугольную форму. При этом TIE пред- ставляет собой интеграл от модулиру- ющего сигнала, а значит сигнал такто- вой частоты с распределённым спек- тром, скорее всего, промодулирован треугольным сигналом частотой 39 кГц. Эту теорию можно проверить, взгля- нув на измерения частоты и построив гистограмму, спектр и график изменения во времени, как показано на рисунке 8. Выполнив измерения спектра с помощью курсоров, можно увидеть, что модулиру- ющий сигнал действительно является треугольным сигналом частотой 39 кГц. Гистограмма, как и ожидалось, является плоской в диапазоне от 97 до 100 МГц, а график изменения во времени даёт ещё одно представление той же модуляции. Рис. 8. Измерение частоты тактового сигнала 98 МГц с распределённым спектром ИЗМЕРЕНИЕ ДЖИТТЕРА конечным послесвечением. Как пока- Статистические измерения этого сиг- НИЗКОСКОРОСТНОЙ зано на рисунке 6, измеренная часто- нала помогут численно оценить флукту- та меняется со временем примерно от ацию частоты и проверить, отвечает ли ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОЙ ШИНЫ 97 до 100 МГц. Период также изменяет- тактовая частота требованиям специфи- Джиттер влияет и на параметры ся, что демонстрируется горизонталь- каций, однако не дадут сведений о том, ным размытием сигнала вдали от точ- как именно она меняется. В данном слу- последовательных шин, включая ки запуска. чае представлен сигнал тактовой часто- шины с самосинхронизацией. На рисунке 9 представлен анализ диф- ференциального сигнала передатчи- ка шины CAN со скоростью передачи 500 Кбит/с. Аналогичный метод изме- рения можно применять к приёмни- кам и передатчикам других последо- вательных шин. В первую очередь для выполнения ана- лиза нужно выделить из последователь- ного сигнала данных сигнал тактовой частоты. В данном случае осциллограф выполняет восстановление тактовой частоты с помощью системы фазо- вой автоподстройки частоты (ФАПЧ) с узкой полосой пропускания, что позво- ляет сохранить синхронизацию между пакетами данных. Затем восстановлен- 48 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ная тактовая частота используется в каче- стве опорной для анализа джиттера. Разложение джиттера на компонен- ты показывает, что бо′ льшую часть пол- ного джиттера передатчика составляет DDJ, а случайная и зависящая от скваж- ности компоненты очень малы. Имеет- ся также значительная компонента PJ, которая, по всей видимости, связана с амплитудной модуляцией сигнала в начале каждого пакета данных (а не с отдельными битами данных), что видно на глазковой диаграмме и на представ- лении сигнала во временно′й области. ИЗМЕРЕНИЕ ДЖИТТЕРА Рис. 9. Влияние джиттера передатчика на шину с самосинхронизацией Рис. 10. Анализ джиттера синхронного логического сигнала ТАКТИРУЕМЫХ ДАННЫХ В качестве последнего примера мож- но рассмотреть анализ джиттера син- хронной логической схемы. В отличие от предыдущих примеров, эта схема имеет отдельный сигнал тактовой частоты, поэтому измерения джит- тера выполняются на голубом сигна- ле данных канала 2 по отношению к жёлтому сигналу тактовой частоты канала 1, как показано в нижнем пра- вом углу рисунка 10. Частота сигнала равна всего 1,25 МГц, дорожки печатной платы короткие, поэтому сигналы достаточно чисты, что демонстрируется малым случайным джиттером и широко открытым глазком. Поскольку эта схема использует отдель- ный сигнал тактовой частоты, джиттер, как правило, от данных не зависит. В данном случае в джиттере преобла- дает компонента, связанная с искаже- нием скважности. Дальнейший анализ схемы показывает, что тактовый сигнал в ней получен из сигнала, показанного на рисунке 5, поэтому неудивительно, что значительная часть полного джит- тера этой схемы порождается искаже- нием скважности тактового сигнала. ЗАКЛЮЧЕНИЕ Реклама Являясь пульсом встраиваемых систем, сигналы тактовой частоты чрез- вычайно важны для правильной син- хронизации компонентов, подсистем и систем в целом. Как показали представ- ленные примеры измерения немодули- рованной тактовой частоты, тактовой частоты с распределённым спектром, последовательной шины с самосин- хронизацией и тактируемых данных, современные осциллографы предла- гают широкий набор средств, позво- ляющих упростить процесс измере- ния параметров и проверки джиттера встраиваемых систем. СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 49

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Состояние и актуальные технологические проблемы дальнейшего развития производства массовых видов конденсаторов для РЭА Борис Беленький ([email protected]), сти повышения допустимых токовых Ирина Яцута ([email protected]) нагрузок соответствующих типов кон- денсаторов и снижения их внутренне- Проблемы импортозамещения и развития производства в настоящее го сопротивления. время стоят особенно остро, в том числе и для конденсаторов различного типа. АО «НИИ „Гириконд“» предлагает новые научно- Приведённый далеко не полный технологические решения, что позволяет существенно повысить перечень современных требований конкурентоспособность отечественных конденсаторов при производстве к конденсаторам для РЭА опреде- РЭА двойного назначения. ляет направления их дальнейшего развития, а также уровень их конку- АО «НИИ „Гириконд“» в течение торов и сформулировать задачи и рентоспособности в зависимости от нескольких десятилетий является проблемы их дальнейшего развития, характерных для конкретных видов одним из ведущих отечественных раз- коротко остановимся на объективных конденсаторов областей и условий работчиков и производителей широ- факторах, определяющих направле- применения. кой номенклатуры конденсаторов для ния развития электронных компонен- радиоэлектронной аппаратуры (РЭА) тов в соответствии с тенденциями раз- В результате проведённых в послед- двойного назначения. Наиболее мас- вития РЭА. ние годы работ, как в рамках реали- совыми среди ёмкостных элементов в зации ФЦП, так и в инициативном РЭА являются керамические конден- Как известно, в мировой и отече- порядке, сформирована достаточно саторы, на долю которых в штучном ственной практике основным доми- широкая отечественная номенкла- выражении приходится более 90%. нирующим фактором, определяющим тура полных и функциональных ана- На базе керамических конденсаторов направления развития всей ЭКБ, было логов ёмкостных дискретных компо- разрабатываются и выпускаются кера- и остаётся требование улучшения мас- нентов иностранного производства. мические помехоподавляющие филь- согабаритных характеристик элек- Тем не менее задача импортозамеще- тры, потребность в которых в послед- тронных компонентов. Характерное ния в области рассматриваемых элек- ние годы возрастает в связи с актуали- для последних десятилетий интенсив- тронных компонентов в полной мере зацией проблемы электромагнитной ное, опережающее развитие твердо- ещё не решена. В первую очередь, про- совместимости (ЭМС) узлов и блоков тельной электроники определило сни- блемным остаётся импортозамеще- РЭА. В области конденсаторов с оксид- жение рабочих напряжений наиболее ние самых миниатюрных дискретных ным диэлектриком НИИ «Гириконд» массовых функциональных блоков конденсаторов, которые в мировой специализируется на танталовых РЭА до единиц вольт и меньше, что практике используются только в граж- (оксидно-электролитических и оксид- для некоторых видов конденсаторов данской аппаратуре, но, в силу извест- но-полупроводниковых) конденсато- открыло возможность дальнейшей ных обстоятельств, нашли достаточно рах, из которых наиболее распростра- миниатюризации за счёт снижения широкое применение в разработках нёнными являются танталовые чип- их номинального напряжения. Мини- отечественной РЭА для вооруже- конденсаторы для поверхностного атюризация массовых функциональ- ний, военной и специальной техни- монтажа. Конденсаторы с органиче- ных блоков РЭА и широкое исполь- ки (ВВСТ). Для производства данных ским диэлектриком также являются зование их автоматизированного изделий необходимы самые современ- традиционным направлением научно- монтажа привели к необходимости ные электронные материалы и, глав- технической и производственной дея- создания и организации серийного ное, самое современное, практиче- тельности НИИ «Гириконд». Перечис- производства дискретных конденса- ски прецизионное технологическое ленные выше изделия представляют торов в чип-исполнении с размера- оборудование, которым отечествен- собой наиболее массовую часть дис- ми порядка десятых долей миллиме- ная электронная промышленность кретных ёмкостных элементов, техни- тра. Расширение диапазона рабочих не оснащена. Проблемой остаётся и ческий уровень которых определяет частот, особенно характерное для отсутствие отечественного производ- технологическую независимость раз- преобразовательной части систем и ства целого ряда современных элек- работок и производства отечествен- блоков вторичного электропитания тронных материалов. ной РЭА двойного назначения от РЭА, объективно требует повышения импорта соответствующих электрон- частотной стабильности основных Известно, что одной из объектив- ных компонентов. параметров конденсаторов. Приме- ных причин сложившейся ситуации нение относительно низковольтных является принципиальное различие Прежде чем оценить конкуренто- твердотельных активных компонен- в путях развития мировой и отече- способность сформированной пред- тов в мощных оконечных выходных ственной ЭКБ. В мировой практике приятием номенклатуры конденса- блоках РЭА приводит к необходимо- номенклатура ЭКБ военного назна- чения формируется путём ограниче- 50 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ ния применения высокотехнологич- Таблица 1. Технические характеристики многослойных керамических чип-конденсаторов ной, но не отвечающей требованиям производства НИИ «Гириконд» военных стандартов ЭКБ для РЭА про- мышленного и бытового применения, Тип Группы ТСЕ Номинальное напряжение, В Номинальная ёмкость, мкФ Размеры, мм а самая высокотехнологичная ЭКБ К10-82 Н20, Н90 50…630 0,001…22,0 4,5×3,2…12×10 используется в массовом производ- К10-83 МП0, Н30 16…500 1 пФ…4,7 1,6×0,8…5,7×5 стве РЭА гражданского назначения. В отечественной же практике достиг- Таблица 2. Технические характеристики низковольтных и высоковольтных многослойных нутый технологический уровень соот- керамических конденсаторов производства НИИ «Гириконд» ветствует требованиям производства высоконадёжной ЭКБ для ВВСТ, кото- Тип Группы ТСЕ Номинальное напряжение, В Номинальная ёмкость, пФ Допускаемый реактивный ток, А рая, естественно, уступает по массога- 5…9 баритным характеристикам уровню К10-80 МП0 100…630 0,47…5100 9…12 зарубежной ЭКБ гражданского при- менения. Потребность в отечествен- К15-37 МП0 1600; 2500; 4000 1…1800 ной конкурентоспособной пассивной ЭКБ гражданского назначения, разви- Решение важнейшей задачи по улуч- рабочую температуру, в то время как тие которой могло бы способствовать шению массогабаритных характери- у К10-79 она составляет всего +85оС. развитию ЭКБ для ВВСТ, практически стик самых массовых, низковольтных отсутствует в связи с почти полным многослойных керамических конден- В настоящее время НИИ «Гириконд» отсутствием отечественного произ- саторов, в том числе за счёт снижения является единственным отечествен- водства массовой радиоэлектронной номинальных напряжений и толщи- ным предприятием, выпускающим продукции гражданского назначения. ны диэлектрика, потребовало совер- низковольтные и высоковольтные шенствования рецептуры и техно- многослойные керамические конден- Вполне естественно, что указанные логии производства используемых саторы с высоким реактивным током обстоятельства объективно усложня- керамических материалов. В резуль- и, соответственно, высокой реактив- ют решение проблемы импортозаме- тате проведения ряда материаловед- ной мощностью, характеристики щения, поскольку изделия для ВВСТ не ческих работ разработаны перспек- которых приведены в таблице 2. могут в полной мере конкурировать тивные материалы наиболее вос- по массогабаритным характеристи- требованных групп температурной Данные конденсаторы предназна- кам с аналогичными изделиями граж- стабильности ёмкости (ТСЕ) с прак- чены для использования в мощной данского назначения с существенно тически предельными для каждой радио- и телевизионной аппаратуре более слабыми требованиями к надёж- группы значениями диэлектрической двойного назначения. В целях фор- ности, долговечности и условиям экс- проницаемости. Введённое в эксплу- мирования функционально полной плуатации. Что касается конденсато- атацию в 2015 году технологическое номенклатуры подобных изделий для ров, то разрабатываемые и выпуска- оборудование фирмы КЕКО (Слове- обеспечения замены применяемых до емые НИИ «Гириконд» конденсаторы ния) позволило не только значитель- последнего времени конденсаторов для ВВСТ отнюдь не уступают зару- но сократить сроки выполнения про- АТС (США) ведётся разработка широ- бежным аналогам, соответствую- изводственных заказов, но и открыло кой унифицированной серии высо- щим требованиям MIL, а в ряде слу- дополнительные возможности даль- ковольтных конденсаторов К15-39 с чаев существенно превосходят их по нейшего совершенствования техно- диапазоном номинальных напряже- массогабаритным характеристикам. логии для улучшения массогабарит- ний 1…10 кВ и допускаемым реактив- ных характеристик конденсаторов. ным током до 20 А. Срок окончания Далее следует остановиться на В результате проведённых в послед- разработки – 2019 год. состоянии производства и оценке ние годы ОКР разработаны и освое- конкурентоспособности выпускае- ны в производстве новые многослой- Оценивая технический уровень и мых предприятием конденсаторов и ные керамические чип-конденсаторы, конкурентоспособность керамиче- рассмотреть возможности и пробле- основные параметры которых приве- ских многослойных конденсаторов мы дальнейшего развития в данной дены в таблице 1. двойного назначения, следует отме- области. При этом необходимо обра- тить, что представленные высокоча- тить внимание на то, что в целом ряде Указанные конденсаторы по срав- стотные конденсаторы с большими случаев существующие базовые кон- нению с ранее разработанными и реактивными токами в полной мере структивно-технологические реше- серийно выпускаемыми отечествен- обеспечивают решение проблемы ния уже не могут обеспечить даль- ными конденсаторами К10-47, К10-67, импортозамещения. Проблемным, нейшее развитие конденсаторов в К10-69, К10-79, а также конденсато- как уже отмечалось выше, остаётся соответствии с приведёнными выше рами К10-84 АО «ВЗРД „Монолит“» импортозамещение самых миниа- требованиями. Дальнейший прогресс (Беларусь) имеют существенно луч- тюрных низковольтных керамиче- в этой отрасли может быть реализо- шие массогабаритные характеристи- ских многослойных конденсаторов. ван только при использовании новых ки. Это позволяет успешно использо- Так, минимальный размер выпуска- электронных материалов и техноло- вать их в разрабатываемой и модер- емых НИИ «Гириконд» керамиче- гий, что, по сути, означает качествен- низируемой РЭА в качестве полных и ских чип-конденсаторов составляет ный переход в развитии рассматри- функциональных аналогов конден- 1,6×0,8 мм, в то время как актуальным ваемых видов электронных компо- саторов, выпускаемых AVX, Kemet, для разработчиков РЭА является раз- нентов. Vishay (США), Eurofarad (Франция), мер 1×0,5 мм. Кроме того, минималь- TDK, Murata (Япония). Кроме того, ная толщина диэлектрика в пред- конденсаторы К10-82 и К10-83 имеют ставленных низковольтных кон- увеличенную до +125оС максимальную денсаторах составляет 10 мкм при номинальном напряжении 10 В, в то время как для реализации требуемо- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 51

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 1 С1 2 L1 21 L1 1 2 3 C-тип 33 LC-тип 1 С1 L1 С2 2 1 L1 С1 L1 2 3 Cнорм=С1+С2 3 Pi-тип Т-тип Рис. 1. Фильтры серий Б24, Б25, Б26 Рис. 2. Схемы реализации фильтров серий Б24, Б25, Б26 Таблица 3. Технические характеристики ёмкостных и индуктивно-ёмкостных фильтров го элемента фильтров Б25 и Б26 или производства НИИ «Гириконд» как самостоятельное изделие. Одна- ко приведённая номенклатура поме- Номинальное Номинальная Диапазон частот Вносимое Номинальный проходной хоподавляющих изделий в свете напряжение, В ёмкость помехоподавления затухание, дБ ток, А современных требований к импор- тозамещению ЭКБ уже не обладает 32...1000 4,7 пФ...22 мкФ 10 кГц...10 ГГц до 85 до 25 функциональной полнотой в части малогабаритных и миниатюрных Рис. 3. Чип-фильтры мических конденсаторов потребует фильтров. В порядке подготовки к полного пересмотра используемых в формированию функционально пол- го уровня массогабаритных характе- отечественном производстве диэлек- ной номенклатуры помехоподавля- ристик низковольтных конденсаторов трических и электродных материалов ющих фильтров категории качества требуется снизить толщину диэлек- и создания новой базовой технологии ВП НИИ «Гириконд» разработаны и трика до 5–6 мкм при номинальном изготовления этих изделий. освоены в производстве с приёмкой напряжении 6,3 В. По совокупности ОТК фильтры Б27 и Б30 (см. рис. 3), а материаловедческих и технологиче- В результате проведения целого также опорные помехоподавляющие ских проблем создание таких конден- ряда НИОКР за последние годы суще- керамические конденсаторы К10-85 саторов означает качественный пере- ственно расширена номенклатура (см. табл. 4). ход в развитии отечественных кера- выпускаемых НИИ «Гириконд» поме- мических конденсаторов и потребует хоподавляющих фильтров нижних Тем не менее в полной мере импор- дооснащения производства техноло- частот, основным функциональным тозамещение в области помехоподав- гическим и контрольно-измеритель- элементом которых является кера- ляющих фильтров немыслимо без ным оборудованием. Соответствую- мический конденсатор. Ёмкостные создания миниатюрных проходных щие материаловедческие и техноло- и индуктивно-ёмкостные фильтры с фильтров в чип-исполнении, необ- гические работы проводятся в НИИ различными вариантами схем элемен- ходимых для обеспечения электро- «Гириконд» в инициативном порядке тов представлены в уже известных и магнитной совместимости малогаба- с планируемым выходом на серийное применяемых потребителями сери- ритных функциональных блоков РЭА производство в 2021 году. ях Б24, Б25, Б26. Внешний вид филь- при повышении плотности их монта- тров и реализуемые схемы показа- жа. Создание таких фильтров означа- Как показывает мировой опыт, даль- ны на рисунках 1 и 2 соответствен- ет качественный переход в развитии нейшее улучшение массогабаритных но. Основные технические параметры рассматриваемых изделий на осно- характеристик низковольтных кера- фильтров приведены в таблице 3. Ука- ве новых конструктивно-технологи- занные изделия в значительной сте- ческих решений. НИИ «Гириконд» в пени решают проблему импортоза- инициативном порядке разработаны мещения, поскольку успешно конку- и освоены в производстве фильтры рируют с аналогичными фильтрами Б33 категории качества ОТК, основ- производства Eurofarad, CTS (Tusonix), ные характеристики которых приве- Syfer, API Tech (Spectrum Control), AVX. дены в таблице 5. Кроме того, на предприятии осво- Отечественная номенклатура серий- ено производство помехоподавляю- но выпускаемых танталовых конден- щего шайбового конденсатора К10-81, используемого в качестве ёмкостно- Таблица 4. Технические характеристики фильтров Б27 и Б30 и конденсаторов К10-85 производства НИИ «Гириконд» Тип Группа ТСЕ Номинальное Номинальная ёмкость Диапазон частот Вносимое Номинальный проходной Интервал рабочих напряжение В помехоподавления, МГц затухание, дБ Б27 МП0, Н20, 100 пФ… 0,15 мкФ ток, А температур, °С Б30 Н50 , 100 пФ… 0,33 мкФ 0,01…10 000 до 70 К10-85 4,7 пФ…0,33 мкФ 10 50; 100; 160; 250 до 80 −60…+125 250; 500; 750; 1000 до 60 - 52 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ саторов, в том числе производимых Таблица 5. Технические характеристики фильтров Б33 производства НИИ «Гириконд» до последнего времени НИИ «Гири- конд» (см. рис. 4 и табл. 6), базиру- Диапазон частот Группа ТСЕ Номинальное напряжение, В Номинальный ток, А Номинальная ется на едином базовом конструк- помехоподавления, ГГц 16…250 0,3…6,0 ёмкость тивно-технологическом решении, МП0 основой которого является объём- до 0,2 Н20 10…6800 пФ но-пористое тело анода, формируе- Н50 470 пФ…1,5 мкФ мое прессованием из специальных 2200 пФ…2,2 мкФ танталовых порошков с различной дисперсностью и, соответственно, с Таблица 6. Технические характеристики различным удельным зарядом. При танталовых оксидно-полупроводниковых чип- этом в последние десятилетия улуч- конденсаторов производства НИИ «Гириконд» шение массогабаритных характери- стик танталовых конденсаторов реа- Тип Номинальное Номинальная лизовывалось путём использования напряжение, В ёмкость, мкФ танталовых порошков с всё более К53-46; 0,033…100 высоким удельным зарядом. Достига- ОСМ К53-46 3,2…50 емое при этом повышение удельно- 0,1…100 го заряда конденсаторов, оцениваемо- К53-56; 3,2…50 го по ёмкости, измеряемой на частоте ОСМ К53-56 0,1…330 50 Гц, давало всё меньший реальный 4…50 эффект при использовании конден- К53-56А; саторов в условиях возрастающих ОСМ К53-56А частот переменной составляющей напряжения. Дело в том, что в соответ- Рис. 4. Танталовые оксидно- К53-67 4…50 0,1…680 ствии с физическими свойствами кон- полупроводниковые чип-конденсаторы денсаторной структуры на объёмно- пористом теле при переходе от частот ственном переходе в конструкции Рис. 5. Конденсаторы К52-23 порядка десятков-сотен герц к часто- этих изделий от объёмно-пористого там в сотни килогерц и больше эффек- к плоско-пористому аноду, формиру- планирует завершить работы по суще- тивная ёмкость таких конденсаторов емому на основе современных, в том ственному расширению шкалы номи- снижается до нескольких раз. Указан- числе и микроэлектронных, техно- нальных напряжений (Uном=10…125 В) ное обстоятельство практически сво- логий. Проводимая НИИ «Гириконд» и ёмкостей (Сном=1000…51 000 мкФ), дит на нет конечный эффект от при- разработка такой технологии приме- в том числе за счёт использования менения «высокозарядных» порошков, нительно, в первую очередь, к танта- дополнительного типоразмера. Это тем более что степень снижения ёмко- ловым оксидно-полупроводниковым позволит использовать данные изде- сти при повышении частоты увеличи- конденсаторам позволит в ближайшей лия и во многих других приложениях. вается по мере возрастания удельного перспективе предложить потребите- Конденсаторы К52-23 могут использо- заряда мелкодисперсных порошков. лям танталовые чип-конденсаторы ваться для замены зарубежных конден- Другим потребительским недостат- нового поколения, отвечающие совре- саторов THQA2 и THQ1 производства ком подобных конденсаторов явля- менным требованиям, в том чис- Evans (США), DSCC10011 производ- ется заметное повышение и без того ле миниатюрные конденсаторы для ства Vishay (США) и др. достаточно высокого эквивалентно- замещения соответствующих анало- го последовательного сопротивле- гов зарубежного производства. В последние десятилетия в связи с ния в области отрицательных тем- развитием твердотельной электро- ператур, что особенно ярко проявля- НИИ «Гириконд» является первым ники и соответствующим снижени- ется в оксидно-электролитических отечественным разработчиком и пока ем рабочих напряжений основной конденсаторах из-за снижения про- единственным отечественным изго- массы функциональных блоков РЭА водимости электролита. Таким обра- товителем нового поколения танта- до десятков-единиц вольт практиче- зом, возможности для реализации ука- ловых оксидно-электролитических ски исчезла потребность в плёночных занных выше требований по повыше- конденсаторов К52-23. На рисунке 5 конденсаторах на основе органиче- нию частотной стабильности ёмкости показан внешний вид конденсаторов, ских полимерных плёнок. Особые у существующих базовых конструк- а в таблице 7 приведены их основные свойства различных плёнок позво- тивно-технологических решений как параметры. ляли с помощью таких конденсато- оксидно-полупроводниковых, так и оксидно-электролитических конден- Указанные конденсаторы, обладая саторов практически исчерпаны. повышенной частотной стабильно- стью ёмкости и низким эквивалент- Представляется, что дальнейший ным последовательным сопротивлени- прогресс в области танталовых кон- ем (не более 0,2 Ом при −60оС), а также денсаторов в соответствии с указан- высокой энергоёмкостью, предназна- ными выше тенденциями развития чены в первую очередь для использо- РЭА может быть обеспечен при каче- вания в качестве эффективных нако- пителей энергии в импульсных моду- ляторах приёмо-передающих модулей АФАР. В 2018 году НИИ «Гириконд» Таблица 7. Технические характеристики конденсаторов К52-23 производства НИИ «Гириконд» Номинальное напряжение, В Номинальная ёмкость, Интервал рабочих ЭПС на частоте 16…63 мкФ температур, °C 100 кГц, не более 3300…22 000 −60…+125 при Т=+25°C – 0,1 Ом при Т=−60°C – 0,2 Ом СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 53

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Таблица 8. Технические характеристики новых низковольтных конденсаторов производства низковольтных конденсаторах бла- НИИ «Гириконд» годаря её меньшей технологически достижимой толщине – 1,5…2 мкм Разрабатываемые конденсаторы Тип Основные параметры и Примечание против 4 мкм у ПП-плёнки. К73-84 характеристики Полиэтилентерефталатные конденсаторы К78-53 Замена зарубежных аналогов Приведённые выше положения с однонаправленными выводами с К78-54 Uном=63,0…630 В, Epcos и Wima (Германия) определили направления научно-тех- улучшенными массогабаритными С =0,01…100,0 мкФ, нической деятельности НИИ «Гири- характеристиками Замена зарубежных аналогов конд» в области конденсаторов с орга- ном Epcos и Wima (Германия) ническим диэлектриком. В таблице 8 Сетевые помехоподавляющие представлены краткие характеристи- полипропиленовые конденсаторы классов Интервал рабочих температур Замена зарубежных аналогов ки новых низковольтных конденсато- X2 и Y2 с повышенной электрической −60…+125°C Epcos (Германия) ров, окончание разработок и наладка прочностью производства которых планируется в Uном=300 Вэффект, 2018 году. Полипропиленовые конденсаторы С =0,1…2,2 мкФ (Х2), общего назначения с улучшенными На основе металлизированной массогабаритными характеристиками ном ПП-плёнки также реализовано новое базовое конструктивно-технологиче- Сном=0,001…0,1 мкФ (Y2), ское решение для высоковольтных Интервал рабочих температур конденсаторов. В 2018 году на его основе разработаны высоковольтные −60…+100°C конденсаторы общего назначения К78-51 (см. табл. 9) категории каче- U =400…1600 В, ства ОТК c номинальным напряже- ном нием до 40 кВ и удельной запасаемой энергией до 200 Дж/дм3. Это значение Сном=0,047…10 мкФ, в несколько раз превышает уровень Интервал рабочих температур удельных характеристик существу- ющих высоковольтных конденсато- −60…+100°C ров на основе комбинированного бумажно-плёночного диэлектрика. Таблица 9. Технические характеристики возможным благодаря специальным На рисунке 6 представлен конденса- конденсаторов К78-51 производства видам его металлизации. Использо- тор К78-51 на фоне серийно выпуска- НИИ «Гириконд» вание специальных технологий, так емых высоковольтных конденсаторов называемых сверхтонкой и сегмен- той же ёмкости и того же номинально- Номинальное Номинальная Интервал рабочих тированной металлизаций, приво- го напряжения с комбинированным напряжение, кВ ёмкость, мкФ температур, °C дит к тому, что неизбежный при таких диэлектриком. нагрузках локальный пробой диэлек- 0,63…40 0,01…470 −60…+85 трика не вызывает катастрофическо- В ближайшие годы на основе дан- го отказа самого изделия, а заканчива- ного решения планируется сфор- Рис. 6. Конденсаторы К78-51, К75-15, К75-63 ется восстановлением его электриче- мировать функционально полную ской прочности при незначительном конкурентоспособную номенклату- ров решать широкий спектр задач в уменьшении ёмкости. В свете изло- ру нового поколения высоковольт- цифровых и аналоговые схемах ваку- женного указанные технологии метал- ных конденсаторов двойного назна- умной электроники при напряжени- лизации являются критически важ- чения с удельной энергоёмкостью до ях в десятки-сотни вольт. И в миро- ными для дальнейшего развития рас- 1000 Дж/дм3. вой, и в отечественной практике для сматриваемого вида конденсаторов рассматриваемых конденсаторов на двойного назначения и определяют Как следует из представленных основе двух (ПЭТ и ПП) плёнок сфор- качественный переход в их развитии выше материалов, на современном мировалась своя достаточно устой- с помощью новых конструктивно-тех- этапе развития РЭА конкурентоспо- чивая ниша применения в современ- нологических решений. Проведён- собность отечественных конденса- ной аппаратуре. Это, как правило, око- ные в НИИ «Гириконд» исследования торов и, соответственно, импортоза- нечные силовые блоки РЭА, системы и испытания убедительно подтвер- мещение ЭКБ в части рассматривае- помехоподавления в линиях питания, дили ещё одно важное положение, мых изделий могут быть реализованы мощные преобразователи напряже- определяющее направления дальней- при условии их перевода на новые ния, накопители энергии и т.п. шего развития плёночных конденса- базовые конструктивно-технологиче- торов. Дело в том, что при относитель- ские решения, основанные на новых Особенностью нынешнего этапа но тонком слое металлизации металл- электронных материалах и техноло- развития плёночных конденсато- диэлектрическая структура на основе гиях. Именно поэтому материаловед- ров является то обстоятельство, что в ПП-плёнки при высоких напряжён- ческие и технологические НИОКР, а целях качественного улучшения мас- ностях электрического поля обеспе- также мероприятия по реализации их согабаритных характеристик диэлек- чивает значительно более высокую результатов в производстве являют- трик в них работает при напряжён- работоспособность конденсаторов ся постоянной составляющей научно- ностях электрического поля, близких по сравнению с такой же структурой технической и производственной дея- к физическому пределу прочности на основе ПЭТ-плёнки. В результате тельности НИИ «Гириконд». полимерных материалов. В совре- применение ПП-плёнки позволяет менных конденсаторах с органиче- достичь в конденсаторах более высо- ским диэлектриком это становится ких значений рабочей напряжённо- сти электрического поля и реализо- вать лучшие массогабаритные харак- теристики, несмотря на меньшую в 1,5 раза диэлектрическую проница- емость. Указанное обстоятельство делает предпочтительным примене- ние ПП-плёнки в современных кон- денсаторах номинального напряже- ния от сотен вольт до десятков кило- вольт. Применение же ПЭТ-плёнки остаётся предпочтительным в самых 54 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

Реклама WWW.SOEL.RU 55 СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ СВЧ-переходы компании «Микран» Евгений Хорошилов ([email protected]), Коаксиальные соединители быва- Сергей Павлов ([email protected]) ют двух полярностей: розетка и вил- ка (англ. male и female соответствен- Статья посвящена обзору коаксиальных и коаксиально-волноводных но, исключение составляют т.н. бес- переходов с диапазонами рабочих частот до 50 ГГц производства полые (англ. sexless)). Некоторые из компании «Микран». В работе приводятся некоторые теоретические коаксиальных соединителей совмести- сведения о переходах, соединителях, а также основные электрические мы между собой механически, напри- характеристики переходов производства АО «НПФ «Микран». мер 3,5 мм и SMA; 3,5 и 2,9 мм; 1,85 мм и I (2,4 мм) и т.д. ПЕРЕХОДЫ И КОАКСИАЛЬНЫЕ 4. Коэффициент передачи, нарав- не с которым используют величи- Существует большое количество СОЕДИНИТЕЛИ ну вносимых потерь (англ. Insertion линий передачи, применяемых в СВЧ- Переходы (переходники, англ. Loss, IL). устройствах, и к этим устройствам Одним из основных элементов кон- предъявляется ряд эксплуатационных adapters – адаптеры) предназначены требований, которые могут заметно для создания надёжного электроме- струкции перехода, определяющих варьироваться в зависимости от назна- ханического соединения между лини- его функциональное назначение, чения конкретного устройства – этим, ями передачи одного типа, отличаю- являются соединители – электроме- в том числе, объясняется существова- щимися геометрическими размерами ханические элементы СВЧ-устройств ние большого количества конструк- проводников и/или типом соедини- (и не только СВЧ), предназначенные ций соединителей (разъёмов, флан- теля (фланца), а также между линия- для соединения линий передач раз- цев). В зависимости от требований к ми передачи различных типов. Кро- личных электрических цепей (моду- электрическим параметрам, стабиль- ме того, стоит упомянуть переходы, лей, блоков и комплексов), состоящие ности и воспроизводимости, а также с помощью которых осуществляется из двух и более частей, образующих к надёжности соединители делятся на: соединение линий одного типа, отли- разъёмное контактное соединение. ● cоединители общего назначения – чающихся волновым сопротивлени- Согласно ГОСТ Р56530-2015 [1], они ем, – трансформаторы импеданса (англ. различаются по типу – стандарти- производятся с учётом их широкой Matching Pad). В связи с тем что в СВЧ- зированной конструкции, и, в соот- применяемости и невысоких требо- технике наибольшее распространение ветствии с ГОСТ РВ 51914-2002 [2], к ваний к эксплуатационным параме- получили коаксиальные тракты с вол- основным 50 Ом коаксиальным сое- трам; новыми сопротивлениями 50 и 75 Ом, динителям можно отнести следую- ● cоединители приборного класса, ис- трансформаторы импеданса в основ- щие пары (отечественный – зару- пользуемые в составе измерительных ном используются для их согласования. бежный): приборов, – к их электрическим и ме- ● тип I (2,4 мм); ханическим параметрам предъявля- К основным электрическим параме- ● тип III – тип N; ются повышенные требования в за- трам переходов относят: ● тип IX вар. 3 – тип 3,5 мм; висимости от назначения; 1. Волновое сопротивление. ● тип IX вар. 1 – тип SMA. ● cоединители лабораторного (пре- 2. Диапазон рабочих частот. цизионного) класса, производимые 3. Коэффициент стоячей волны по на- Также стоит отметить типы 2,92 мм (K), с учётом самых высоких требова- 1,85 мм (V) и 1 мм (W), не имеющие рос- ний к их электрическим и механи- пряжению (КСВН, англ. VSWR) или сийских аналогов – их конструкции ческим параметрам, –их используют, его аналог, чаще использующийся за описаны в стандарте IEE 287-2007 для как правило, метрологические лабо- рубежом, – возвратные потери (англ. прецизионных коаксиальных соеди- ратории в качестве эталонов. Return Loss, RL): нителей до 110 ГГц [3]. . (1) Рецессия Диаметры проводников Центральный проводник Диаметры проводников Опорные Внешний проводник плоскости ∅3,5 ∅1,52 ∅1,52 ∅3,5 Вилка Опорная Розетка Ступень плоскость Рецессия Рис. 1. Соединители (розетка и вилка) IX вар. 3 (продольное сечение) Рис. 2. Сочленённые розетка и вилка типа IX вар. 3 (продольное сечение) 56 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Протрузия Протрузия аб Рис. 4. Комплект измерителей присоединительных размеров производства НПФ «Микран» Рис. 3. Протрузия в коаксиальных соединителях (продольное сечение): а) розетка; б) вилка На рисунке 1 представлена одна Риска из наиболее распространённых кон- струкций коаксиальных соедините- Рис. 5. Тарированные ключи производства НПФ «Микран» и расположение риски на них лей, центральные проводники (ЦП) которой имеют либо гнездовой, либо входных портов измерительных при- делённым моментом силы, при дости- штыревой контактные элементы, а боров СВЧ. жении которого ручка ключа «пере- внешними проводниками (ВП) явля- ламывается», чем и ограничивается ются корпуса соединителей. Торце- Рецессия является результатом момент затягивания. Как правило, вая поверхность внешнего проводни- конечных допусков, использующих- на ручке ключа имеется специальная ка соединителя называется опорной ся при изготовлении соединителей, риска, показывающая место приложе- плоскостью. Конструкция и размеры а протрузия может появиться в про- ния силы. соединителей тесно связаны с сечени- цессе эксплуатации. Для разных клас- ем и/или видом используемой линии сов соединителей требования к значе- КОАКСИАЛЬНЫЕ ПЕРЕХОДЫ передачи. Сечением линии (часто упо- нию рецессии разные: для соедините- требляется профессионализм «сече- ля общего применения этот параметр, Коаксиальные переходы – пассив- ние тракта») называется соотноше- как правило, ограничен 100 мкм, для ные СВЧ-устройства, которые пред- ние диаметров ЦП и ВП коаксиаль- соединителя приборного класса – ставляют собой участок коаксиальной ной линии или внутренние размеры 50 мкм, а для соединителя метроло- линии, на концах которой имеется два широкой и узкой стенок волновод- гического класса – 13 мкм [4]. В свя- соединителя, причём вариантов ком- ной линии. зи с этим величина рецессии должна бинации может быть большое коли- строго контролироваться при помо- чество. При скручивании соединителей щи специальных приборов – измери- происходит прижатие их опорных телей присоединительных размеров В книге К.Б. Джуринского [5] одно- плоскостей друг к другу, тем самым (англ. gauge) (см. рис. 4). Более под- канальными (англ. in-series adapters) обеспечивается электромеханическое робно влияние рецессии на электри- называются коаксиальные перехо- соединение внешних проводников, в ческие характеристики соединителей ды одного присоединительного ряда то время как центральные соединя- описано в стандарте IEE 287-2007 для (соединители одинакового типа), ются не вплотную – между их торца- прецизионных коаксиальных соеди- межканальными (англ. between-series ми образуется ступень, которая может нителей до 110 ГГц [3]. adapters) – разных присоединитель- оказывать значительное влияние на ных рядов, но в данной статье однока- электрические характеристики сое- Кроме того, важным является соблю- нальными коаксиальными переходами динителей и, как следствие, на харак- дение момента затягивания резьбы будут называться переходы, имеющие теристики соединяемых устройств соединителей, поскольку оно предот- коаксиальные соединители с одинако- СВЧ. Ступень образуется вследствие вращает их преждевременную полом- вым сечением проводников, независи- наличия небольшого утопания ЦП ку, а также обеспечивает высокую мо от их типа, а межканальными коак- соединителей относительно опор- повторяемость электрических пара- сиальными переходами – переходы, ной плоскости (см. рис. 2), называе- метров при многократных соедине- имеющие коаксиальные соединители мого рецессией, или присоединитель- ниях-разъединениях. По этой причи- с различающимся соотношением диа- ным размером. Наличие рецессии в не применяются тарированные ключи метров проводников. Более подробную соединителях исключает вероят- (см. рис. 5): с их помощью коаксиаль- информацию о соединителях и пере- ность их повреждения при скручи- ные соединители скручиваются опре- ходах можно узнать в [6]. вании, тогда как выступание ЦП за опорную плоскость (т.н. протрузия) (см. рис. 3), а также несоосность про- водников хотя бы одного из соедини- телей могут привести к их поврежде- нию, что особенно нежелательно для СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 57

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Таблица 1. Электрические параметры одноканальных коаксиальных Рис. 6. Одноканальные коаксиальные переходы переходов производства НПФ «Микран» Сечение тракта, мм Характеристика 7/3,04 3,5/1,52 2,92/1,27 2,4/1,042 0–20 20–50 Поддиапазон, 0–12 12–18 0–20 20–32 0–20 20–40 ГГц КСВН 1,1 1,15 1,1 1,15 1,1 1,15 1,1 1,2 (1,06) (1,1) (1,05) (1,08) (1,06) (1,08) (1,08) (1,15) Вносимые 0,15 0,15 0,2 0,2 0,3 0,2 0,3 потери, дБ (0,07) (0,13) (0,18) (0,1) (0,15) (0,12) (0,15) *В скобках указано типичное значение KCBH Коэффициент передачи, дБ а Частота, ГГц б Частота, ГГц Рис. 7. Типичные частотные зависимости одноканальных переходов производства НПФ «Микран» в коаксиальных трактах различного сечения: а) коэффициент стоячей волны; б) коэффициент передачи Одноканальные переходы (см. рис. 6) коэффициента передачи также неве- дачи на частотах до 50 ГГц имеет зна- служат для соединения коаксиальных лики – в пределах 0,2. Таким образом, чение менее −0,1 дБ. Данные показате- трактов одинакового сечения, оконеч- при использовании переходов компа- ли соответствуют лучшим образцам из ные соединители которых по тем или нии «Микран» в одном тракте не возни- США, Европы и Японии. иным причинам (одинаковая поляр- кает больших потерь. ность, различный тип) не могут быть Переходы с усиленными соедините- скручены. Также их нередко использу- Межканальные переходы (см. рис. 8) лями (см. рис. 10), как правило, уста- ют в качестве «сейверов» (англ. saver) представляют собой коаксиальные навливаются на порты измерительных выходных портов СВЧ-устройств для трансформаторы, выполненные на осно- СВЧ-устройств и, как вариант, в изме- предотвращения износа и поврежде- ве ступенчатого или же плавного изме- рительных фазостабильных кабельных ния выходных соединителей таких нения диаметров внешнего и/или вну- сборках, поскольку качество измере- устройств под действием многократных треннего проводников коаксиальной ний в значительной степени зависит соединений-разъединений в процессе линии. Межканальные коаксиальные от механической стабильности коак- настройки, калибровки и измерений. переходы необходимы для сочленения сиального соединения. Соедините- трактов, соединители которых различа- ли межканальных и одноканальных В таблице 1 представлены элек- ются в первую очередь сечением прово- коаксиальных переходов усиленно- трические характеристики серийно дников и, как следствие, относятся к раз- го исполнения (зарубежный аналог выпускаемых одноканальных коак- личным типам. NMD) внешне отличаются от стандарт- сиальных переходов производства ных соединителей усиленным корпу- АО «НПФ «Микран». В таблице 2 приведены электриче- сом и увеличенным диаметром резь- ские характеристики серийно выпу- бы. Усиленные соединители «вилка» На рисунке 7 представлены типич- скаемых межканальных коаксиальных имеют гайки с двумя резьбами: внеш- ные частотные зависимости однока- переходов собственного производства, нюю усиленную и внутреннюю стан- нальных переходов различного сече- а на рисунке 9 представлены их типич- дартную, которую можно соединить с ния коаксиального тракта, произведён- ные частотные характеристики. розеткой, имеющей стандартную резь- ных компанией «Микран». бу. Соединитель «розетка» имеет только На приведённых графиках можно усиленную внутреннюю резьбу, из-за Для одноканальных коаксиальных увидеть, что типичный КСВН для частот чего её невозможно соединить со стан- переходов характерен невысокий КСВН <40 ГГц не превышает значения 1,1; а дартной вилкой. в пределах 1,1 на частотах до 40 ГГЦ и для частот до 50 ГГц не поднимается 1,15 на частотах до 50 ГГц. Значения выше отметки 1,14. Коэффициент пере- 58 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Таблица 2. Электрические параметры межканальных коаксиальных переходов производства НПФ «Микран» Сечение трактов, мм Характеристика с 7/3,04 с 7/3,04 с 3,5/1,52 с 2,92/1,27 на 3,5/1,52 на 2,4/1,042 на 2,4/1,042 на 2,4/1,042 Поддиапазон, 0–12 12–18 0–12 12–18 0–20 20–32 0–20 20–40 ГГц 1,1 1,15 КСВН 1,07 1,1 1,1 1,12 1,1 1,15 (1,05) (1,08) (1,05) (1,08) (1,05) (1,08) (1,08) (1,1) 0,2 0,3 Вносимые 0,15 0,2 0,2 0,3 (0,1) (0,15) потери, дБ (0,1) (0,12) (0,1) (0,15) Рис. 8. Межканальные коаксиальные переходы *В скобках указано типичное значение KCBH Коэффициент передачи, дБ а Частота, ГГц б Частота, ГГц Рис. 9. Типичные частотные зависимости межканальных переходов производства НПФ «Микран»: а) коэффициент стоячей волны; б) коэффициент передачи В таблице 3 представлены электри- Рис. 10. Коаксиальные переходы усиленного исполнения ческие характеристики серийно выпу- скаемых одноканальных и межканаль- Таблица 3. Электрические параметры одноканальных и межканальных коаксиальных переходов ных коаксиальных переходов усиленно- усиленного исполнения го исполнения производства компании «Микран». Сечение трактов, мм Использование коаксиальных перехо- Характеристика 3,5/1,52 (NMD) 3,5/1,52 (NMD) 2,4/1,04 (NMD) 2,4/1,04 (NMD) дов усиленного исполнения оправданно на 7/3,04 (N или тип III) на 3,5/1,52 (3,5 мм или на 3,5/1,52 (3,5 мм или на 2,4/1,04 (2,4 мм в задачах с повышенным износом и/или Поддиапазон, ГГц IX вар. 3; или 3,5 NMD) IX вар. 3; или 3,5 NMD) наличием механической нагрузки на КСВН или 2,4 NMD) соединение. Для переходов такого типа (тип) характерны чуть более высокие значе- Вносимые потери 0–12 12–18 0–20 20–32 0–20 20–32 0–20 20–50 ния КСВН и вносимых потерь, что оправ- (тип), дБ дывается спецификой применения. 1,1 1,15 1,1 1,2 1,1 1,2 1,2 1,25 (1,05) (1,08) (1,06) (1,09) (1,08) (1,12) (1,16) (1,21) КОАКСИАЛЬНО-ВОЛНОВОДНЫЕ 0,25 0,3 0,25 0,3 0,25 0,3 0,3 0,4 ПЕРЕХОДЫ Волноводные линии передачи, наря- (0,1) (0,15) (0,15) (0,2) (0,12) (0,18) (0,24) (0,32) ду с коаксиальными, получили широ- *В скобках указано типичное значение кое распространение в СВЧ-технике. Это связано с некоторыми преимуще- одном устройстве для использова- предназначенные для создания надёж- ствами волноводных линий передачи ния преимуществ обеих линий пере- ного механического и электрического над коаксиальными – работоспособ- дачи применяют отрезки как вол- соединения волноводной и коаксиаль- ностью на более высоких частотах, новодной, так и коаксиальной ли- ной линий передачи. В зависимости от меньшими вносимыми и возвратны- нии, и для их соединения необходимы взаимного расположения коаксиально- ми потерями. К их основным недо- коаксиально-волноводные переходы. го и волноводного канала различают статкам можно отнести большие габа- две основные конструкции КВП: риты и массу, а также ограниченный Коаксиально-волноводные перехо- 1. Угловая (англ. right angle adapter) – рабочий диапазон частот. Нередко в ды (КВП) (англ. waveguide to coaxial adapter) – пассивные СВЧ-устройства, представляет собой отрезок прямо- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 59

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Рис. 11. Коаксиально-волноводные переходы производства НПФ «Микран» волноводного канала соосно по- следнему. Таблица 4. Сравнение электрических параметров коаксиально-волноводных переходов Кроме того, в зависимости от спосо- ба возбуждения волноводного канала Характеристика Значения характеристики КВП делятся на ёмкостные и индуктив- Размеры сечения ные. В КВП с ёмкостным типом возбуж- волновода, мм 35×15 28,5×12,6 23×10 16×8 11×5,5 7,2×3,4 5,2×2,6 дения на определённом расстоянии от Диапазон, ГГц замкнутого торца на широкой стенке 5,64…8,18 6,85…9,93 8,15…12,05 11,83…17,99 17,44…25,95 25,95…37,5 37,5…50 располагается подвешенный излуча- КСВН 1,1 1,1 1,2 тель – центральный проводник коакси- 1,1 1,15 1,2 1,2 ального соединителя. В КВП с индуктив- Вносимые (1,07) (1,07) (1,15) ным типом возбуждения центральный потери, дБ 0,3 0,3 (1,07) (1,12) (1,12) (1,17) 0,4 проводник коаксиального соедините- (0,2) (0,3) ля замыкается на одну из стенок вол- (0,15) 0,3 0,3 0,3 0,7 новода. N или III 2,4 мм Компания «Микран» занимается раз- (0,18) (0,2) (0,18) (0,35) работкой и производством коаксиаль- но-волноводных переходов, оснащён- Типы N или III N или III, N или III, 3,5 мм или IX 3,5 или IX ных различными типами коаксиальных коаксиального 3,5 мм или IX 3,5 мм или IX вар. 3; вар. 3; соединителей. В большинстве перехо- соединителя дов применяется ёмкостное возбуж- вар. 3 вар. 3 или 2,4 мм или 1,85; дение и перпендикулярное располо- 2,92 и 2,4 мм жение коаксиальной и волноводной частей (также разработаны и внедря- *В скобках указано типичное значение ются переходы с соосным располо- жением и индуктивным возбуждени- KCBH ем). Переходы изготавливаются из высококачественных материалов и а Частота, ГГц обладают малыми потерями и отра- жением, а также имеют высокую ста- бильность параметров при большом количестве циклов соединений-разъе- динений в диапазоне рабочих темпера- тур −60…+85°С. В таблице 4 приведены электрические характеристики серий- но выпускаемых коаксиально-волно- водных переходов различных произ- водителей. На рисунке 12 представлены типич- ные частотные характеристики коэф- фициента передачи пары последова- тельно включённых коаксиально-вол- новодных переходов, произведённых компанией «Микран». Коэффициент передачи, дБ ЗАКЛЮЧЕНИЕ б Частота, ГГц СВЧ-переходы, а также другие эле- менты СВЧ-тракта широко использу- Рис. 12. Типичные частотные зависимости пары коаксиально-волноводных переходов различных ются во многих областях современ- сечений производства НПФ «Микран»: а) коэффициент стоячей волны; б) коэффициент передачи ной науки и техники, поэтому их раз- работка, производство и модернизация угольного волновода с замкнутым 2. Прямая (англ. end launch adap- на отечественных предприятиях явля- торцом и коаксиальным соедини- ter) – представляет собой отрезок ются очень важными задачами, необхо- телем, расположенным на одной из прямоугольного волновода с ко- димыми для развития радиоэлектрон- боковых стенок волновода перпен- аксиальным соединителем, рас- ной промышленности. дикулярно ей (см. рис. 11). положенным в торцевой стенке В компании «Микран» организован полный цикл производства – от раз- работки до сервисного обслуживания различных СВЧ-устройств и элементов СВЧ-тракта (переходы, делители, сое- динители, направленные устройства, оконечные нагрузки и др.) и приспо- 60 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ соблений, необходимых для их пра- и тарированные ключи производства рительных приборов. Присоединитель- вильной эксплуатации (тарированные АО «НПФ «Микран», обеспечивают высо- ные размеры. и поддерживающие ключи, измерители кое качество калибровки и повторяе- 3. 287-2007 – IEEE Standard for Precision присоединительных размеров и др.). мость результатов до 50 ГГц. Одновре- Coaxial Connectors (DC to 110 GHz). Все они изготавливаются из высоко- менно с этим метрологические харак- 4. http://www.micran.ru/sites/micran_ качественных материалов с различ- теристики производимых аксессуаров ru/tmpl/micran_ru/p/pdf/Soedinitely_ ными типами соединителей и широ- находятся на одном уровне с лучшими web.pdf ко используются в отечественной про- зарубежными образцами. 5. Джуринский К.Б. Миниатюрные коакси- мышленности. альные радиокомпоненты для микро- ЛИТЕРАТУРА электроники СВЧ. – М.: Техносфера, Комплекты измерителей присоеди- 2006. – 219 с. нительных размеров вместе с волно- 1. ГОСТ Р 56530-2015. Совместимость кос- 6. Джуринский К.Б. Современные радио- водными и коаксиальными калибро- мической техники электромагнитная. частотные соединители и помехопо- вочными наборами для векторных и Общие требования к бортовой кабель- давляющие фильтры. – СПб: Файнстрит, скалярных анализаторов, в состав кото- ной сети космической техники. 2014. – 430 с. рых входят переходы, различные око- 7. http://www.micran.ru/ нечные нагрузки, поддерживающие 2. ГОСТ РВ 51914-2002. Элементы соеди- нения СВЧ-трактов электронных изме- НОВОСТИ МИРА ным радиоприёмником, ПЭВМ сервера и отличаться, что определяет выбор страте- ПЭВМ оператора, автономными источни- гии развития: если TSMC успешно разра- «РОСЭЛЕКТРОНИКА» РАЗРАБОТАЛА ками бесперебойного питания с двойным ботала 7-нм техпроцесс, почти завершила МОБИЛЬНУЮ ЛАБОРАТОРИЮ ЭМС преобразованием и комплексами измери- разработку 5-нм техпроцесса, а также де- тельных антенн. лает уверенные шаги в направлении 3-нм, ГРАЖДАНСКОГО НАЗНАЧЕНИЯ то UMC пока остановилась на 12-нм тех- АО «ИМЦ Концерна „Вега“», входящее в Время развёртывания КДК-М на объек- процессе и собирается делать минималь- те – не более 2 часов. Одно из преимуществ ные вложения в разработку как 7-, так и холдинг «Росэлектроника» Госкорпорации комплекса – низкое потребление электро- 5-нм техпроцесса. «Ростех», завершило разработку первого энергии (не более 5 кВт/ч) – позволяет ему отечественного гражданского мобильного работать как от внешней сети электроснаб- Однако главной угрозой для UMC явля- лабораторного контрольно-диагностическо- жения, так и от собственного бензинового ется не TSMC, а китайский контрактный го комплекса для испытаний технических электрогенератора. производитель полупроводников компа- средств по параметрам электромагнитной ния SMIC, которая успешно освоила 28-нм совместимости – КДК-М ЭМС. КДК-М оснащён универсальным програм- техпроцесс и планово внедряет 14-нм про- мным обеспечением на платформе EMC Lab изводство. На очереди внедрение 7-нм и Мобильная лаборатория позволяет про- Assistant, разработанным «ИМЦ Концерна более мелких техпроцессов. Ориентиро- извести оперативную экспериментальную „Вега“» и предназначенным для автомати- вочно через 2 года китайская SMIC бу- оценку ЭМС при совместном функциони- зации измерений параметров ЭМС. дет обладать более совершенными тех- ровании различных устройств и механиз- процессами и технологиями, чем компа- мов, чьи габариты или иные параметры не Пресс-служба «Росэлектроники» ния UMC. Это определённо позволит SMIC позволяют проводить проверку в условиях обойти UMC и по экономическим показа- стационарной лаборатории. UMC ОТКАЗЫВАЕТСЯ ОТ ГОНКИ телям. При этом важно понимать, что обе они (как и другие лидеры рынка) стремят- Разработка призвана удовлетворить ра- ТЕХПРОЦЕССОВ ся расширить своё присутствие на рынке стущий спрос производителей радиоэлек- Третий в мире по величине контрактный Китая. Для UMC новая стратегия выгля- тронного и электротехнического оборудо- дит проигрышной, но другой альтернати- вания на испытательные услуги. производитель полупроводников – тайвань- вы у неё, похоже, нет. ская компания UMC (United Microelectronics В России не допускается эксплуатация Corporation) – вместо разработки техпро- 3DNews со ссылкой на Expreview.com технических средств, не прошедших про- цессов с нормами менее 12 нм задумалась верку на соответствие требованиям по ЭМС. о возврате инвестиций на базе развития Сертификат выдаётся на основании прото- более зрелых техпроцессов, в частности кола проведённых исследований в аккреди- 28- и 14-нм. Техпроцесс с нормами 14 нм тованной лаборатории. Мобильный КДК-М FinFET компания UMC ввела в строй толь- создан для проведения исследований круп- ко в прошлом году, что на год с неболь- ногабаритных нетранспортабельных объек- шим позже компании TSMC. На очереди тов, например энергетических и промыш- внедрение 12-нм техпроцесса, но с этим ленных установок, авиационного и желез- тоже есть трудности. Отставание от TSMC нодорожного оборудования. стало настолько критическим, что в UMC приняли решение вовсе отказаться от гон- КДК-М разработан на базе серийного гру- ки техпроцессов. зового автомобиля «ГАЗон Next» и по сво- им техническим характеристикам не уступа- Разница между выручками TSMC и UMC ет зарубежным аналогам. Измерительный очень велика. Компания TSMC получила в комплекс состоит из 3 стоек с оборудова- 2017 году свыше $32 млрд, а UMC толь- нием для приёма и измерения параметров ко около $5 млрд. С такой разницей рас- радиосигналов и электромагнитных полей. ходы на НИОКР также будут колоссально Комплекс оснащён генераторами и усили- телями мощности сигналов, широкополос- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 61

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ НОВОСТИ МИРА следний год в производственном обору- быстро выходят из строя, что ведёт к огра- довании для выпуска массивов линз для ничению выпуска продукции. По данным АНАЛИТИКИ ОЖИДАЮТ 3D-экранов произошли важные изменения, аналитиков, китайские производители по- и объёмы производства таких накладных стоянно испытывают дефицит 3D-массивов ВСПЛЕСКА ПОСТАВОК УСТРОЙСТВ панелей выросли, что приведёт к взрывно- линз, что сильно сдерживает появление на му росту выхода устройств с 3D-дисплеями рынке устройств с автостереоскопически- С 3D-ДИСПЛЕЯМИ в 2018 году и в течение двух следующих ми дисплеями. лет. Так, в 2018 году рынок 3D-панелей с Естественное желание человека видеть линзами обещает достичь 223,5 млн шт, В конце 2017 года производители обо- стереоскопическое изображение на экра- что на 48,6% больше, чем годом ранее. рудования для финишной отделки мас- нах мониторов и телевизоров без каких- В 2019 году объёмы поставок обещают вы- сивов 3D-линз снизили скорость литья и либо очков всё ещё невозможно удовлет- расти ещё на 59,1%, а в 2020 году – ещё увеличили время на разогрев оборудова- ворить с должным качеством. Это должны на 22,2%. ния до рабочих температур. Это умень- сделать автостереоскопические дисплеи, шило производительность оборудова- принцип работы которых сводится к эф- Проблема с производством массивов ния, но также увеличило выход продук- фекту той или иной барьерной отсечки кар- стеклянных линз для 3D-экранов кроется в ции без брака. Как результат, на рынке тинки (пикселей) для одного глаза, чтобы том, что для размягчения стекла и придания появилось больше изделий и производи- она не была видна другому. Отдельным нужной формы его поверхности требуется тели 3D-дисплеев смогли нарастить объ- направлением таких дисплеев может счи- нагрев до +800°C. Формы и оборудование ёмы производства. Именно это, а также таться технология светового поля, которая разработка новых технологий формирова- предполагает управление подсветкой LCD- ния массивов стеклянных линз обеспечат дисплея для создания направленных лу- взрывной рост направления в ближайшие чей подсветки в зависимости от трансли- годы. К примеру, формировать массивы руемого изображения. Например, новей- линз сейчас возможно с помощью ваку- ший 17″ автостереоскопический дисплей умного напыления и вакуумной металли- компании JDI имеет 69 направлений под- зации. Существует также фрезероваль- светки в области каждого (предположи- ная технология с использованием стан- тельно) пикселя. ков с ЧПУ, но пока она рассматривается как малопроизводительная. Всё что объединяет автостереоскопи- ческие дисплеи – это массивы мельчай- 3DNews со ссылкой на IHS Markit ших стеклянных накладных линз как для тыльной части экранов, так и для фрон- тальной. Выпускать подобные накладные панели довольно сложно. При этом за по- ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР 62 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ У ИТ-ОТРАСЛИ НЕТ ЧЁТКОГО ключевых российских министерствах поя- ла решение вскоре приступить к массовому ПОНИМАНИЯ, КАК ГОСУДАРСТВО вится должность заместители министра по производству micro-OLED. Выпуском микро- цифровому развитию, а 10 июля Владимир дисплеев OLED будет заниматься компа- БУДЕТ РЕГУЛИРОВАТЬ ЦИФРОВУЮ Путин назначил Дмитрия Пескова из Агент- ния Kunming BOE Display Technology. Это ства стратегических инициатив (АСИ) сво- совместное предприятие BOE Technology и ЭКОНОМИКУ им спецпредставителем по цифровому раз- властей города Куньмин (Kunming) – столи- У ИТ-отрасли нет пока чёткого понима- витию. цы провинции Юньнань на юге Китая. ния, как именно будет происходить управле- Российское правительство утвердило ние цифровизацией российской экономики программу по развитию цифровой эконо- и социальной сферы на уровне государства. мики, рассчитанную до 2024 года, в про- шлом году. На её реализацию выделено бо- лее 3 млрд рублей. Новости Интернета вещей «Отрасль всё ещё хочет увидеть целост- В 2019 ГОДУ BOE TECHNOLOGY Активность BOE Technology проявилась в ную картину того, как государство представ- закупке промышленного оборудования для ляет себе развитие «цифры» в России, ка- ГОТОВИТСЯ ВЫПУСКАТЬ выпуска OLED, включая установки по ваку- кие экспертные и консультационные долж- умному осаждению, депонированию и т.п. ности и направления оно хочет развивать, MICRO-OLED Опытное производство micro-OLED с диа- какие институты развития за что отвеча- гональю от 0,5″ до 0,8″ компания планирует ют и где в этой картине мира место спец- Новое и перспективное направление для начать в 1-м квартале 2019 года. Внедрять представителя», – сообщил директор Ассо- производителей дисплеев – это микродис- современные технологии производства циации электронных коммуникаций (РАЭК) плеи для гарнитур с погружением в допол- micro-OLED на линиях компании будут спе- Сергей Плуготаренко. ненную и виртуальную реальность. За по- циалисты из американской Kopin Corporation следние годы в направлении развития ми- и китайской Olighteck Optoelectronic. Ранее, 4 июля 2018 года, глава Минком- кродисплеев сделаны гигантские шаги и, связи Константин Носков сообщил, что в как можно ожидать, интерес к данной те- 3DNews со ссылкой на Digitimes ме китайских производителей только под- стегнёт рынок микродисплеев и устройств на их основе. Китайский производитель LCD- и OLED- панелей компания BOE Technology приня- ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 63

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Современные дискретные полупроводниковые приборы компании Panasonic Semiconductor Solutions К 100-летнему юбилею корпорации Panasonic Юрий Петропавловский ([email protected]) В начале своей деятельности Matsushita Electric занималась произ- В статье рассказывается об основных вехах в истории корпорации водством преимущественно потреби- Panasonic, описывается её деятельность в области полупроводникового тельских продуктов, но уже в середи- производства, а также рассматриваются особенности современных не 30-х годов в корпорации были соз- дискретных полупроводниковых приборов промышленного назначения, даны подразделения для производства выпускаемых компанией Panasonic Semiconductor Solutions. продуктов промышленного назначе- ния, в частности предназначенных для ИСТОРИЯ PANASONIC Множество подразделений, корпо- автомобильной промышленности, а в SEMICONDUCTOR SOLUTIONS раций, заводов, институтов, торгово- 1935 году компания была переимено- финансовых организаций и аффили- вана в корпорацию Matsushita Electric 7 марта 1918 года бывший сотруд- рованных компаний, входящих в «боль- Industrial Co., Ltd (MEI), включающую ник энергетической компании Osaka шую» корпорацию Matsushita Electric девять подразделений. Electric Light Company Коносуке Мацу- Manufacturing Works (с 1929 года), воз- сита (Konosuke Matsushita, 1894–1989) главляемую Коносуке Мацуситой, носи- После поражения во Второй миро- зарегистрировал в городе Осаке ком- ли в названии его фамилию. В 1933 году вой войне Япония лишилась сувере- панию Matsushita Electric Houseware Коносуке разработал и представил сво- нитета и находилась под контролем Manufacturing Work. В начале трое им сотрудникам систему автономного союзнических оккупационных войск сотрудников новоиспечённой компа- управления подразделениями компа- во главе с генералом Макартуром. Дей- нии – сам Коносуке, его жена Муме- нии, получившую название «концеп- ствия оккупационной администрации но и брат жены Тосио Иуэ (Toshio ция индивидуальной ответственности» в области экономики были направле- Iue, впоследствии основатель ком- (Concept of Individual Responsibility). ны на разрушение дзайбацу – финан- пании Sanyo Electric) – изготавлива- Согласно этой концепции, каждое под- сово-промышленных кланов Япо- ли штепсели для подключения элек- разделение должно было отвечать за нии. Компания Коносуке Мацуситы троприборов к ламповым патронам. управление своими заводами и офи- формально не относилась к дзайбацу, В то время такой способ подключения сами, разработку, производство и про- однако из-за своих размеров попала к сетям освещения был распространён дажу продукции, а также поддержание под санкции американской админи- не только в Японии, но и в других стра- прибыльности операций. страции, предусматривающие, в част- нах. Это было связано с более низки- ности, отстранение старого руковод- ми тарифами энергетических компа- ний для осветительных сетей по срав- нению с сетями, предназначенными для других целей. На рисунке 1 пока- зан сетевой штепсель – первый про- дукт компании, впоследствии став- шей всемирно известной корпора- цией Panasonic. Рис. 1. Первый сетевой штепсель от Panasonic Рис. 2. Подписание Коносуке Мацуситой соглашения о сотрудничестве с Philips 64 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Датчики Транзисторы Светодиоды Драйверы БИС управления Микросхемы изображения дисплеями для мониторинга аккумуляторов ВЧ-приборы MOSFET/диоды Микроконтроллеры Микросхемы управления Модули NFC Микросхемы для питанием DC/DC-преобразователей Рис. 3. Номенклатура полупроводников Panasonic ства и самого Коносуке от управления Matsushita Electronic Co., Ltd), Panasonic была приобретена фабрика ком- компанией. Industrial Device Discrete Semiconductor пании Micron Technology в городе Co., Ltd (дискретные полупроводнико- Нишиваки Хёго (Япония). Уже после Полноценная деятельность корпора- вые приборы) и Panasonic Industrial объединения с Panasonic в 2016 году ции возобновилась после окончания Device Optical Semiconductor Co., Ltd TPSCo приобрела фабрику 8″ полу- оккупации страны в 1952 году, тогда же (оптико-полупроводниковые прибо- проводниковых пластин компа- было основано совместное предприя- ры). нии Maxim Integrated Products Inc. тие Matsushita и Philips (см. рис. 2), полу- в Сан-Антонио (штат Техас, США). чившее название Matsushita Electronics В 2008 году произошёл ребрендинг Таким образом, в настоящее время Corporation (MEC). Основной про- материнской корпорации и всех её TPSCo объединяет 2 фабрики в Изра- изводственной площадкой MEC стал основных компаний: в названиях иле, 2 в США и 3 в Японии, что обе- завод Takatsuki Plant в городе Такацу- фирм фамилия Matsushita была заме- спечивает выпуск широкой номен- ки (префектура Осака), строительство нена на название основного брен- клатуры интегральных микросхем которого началось в 1953 и закончи- да (Panasonic), а полупроводнико- и полупроводниковых приборов лось в 1956 году. В ассортименте выпу- вая корпорация получила название по самым современным технологи- скаемой продукции нового завода были Semiconductor Company, Panasonic ям ведущих мировых производите- электровакуумные приборы и люми- Corporation. Впоследствии организа- лей – National Semiconductor, Micron, несцентные лампы. ционная структура полупроводнико- Maxim, Panasonic и др. вых подразделений корпорации неод- Производство полупроводнико- нократно изменялась. На протяжении многих лет значи- вых приборов МЕС начала в 1957 году, тельная часть электронных компонен- в последующие годы был построен Последняя реорганизация полупро- тов и полупроводниковых приборов целый ряд заводов (полупроводнико- водникового бизнеса Panasonic про- для продукции корпорации Panasonic вых фабрик) и основано несколько сбо- изошла в 2014 году: была основана производилась на собственных пред- рочных компаний: компания TPSCo (TowerJazz Panasonic приятиях в Японии и других странах. ● Nagaoka Plant в префектуре Киото Semiconductor Co., Ltd.) – совместное Полупроводниковые фабрики кор- предприятие, 51% акций которой порации обеспечивали собственные (1968); принадлежит Tower Semiconduc- потребности в микросхемах и полу- ● Okayama Plant в городе Бизене пре- tor Ltd. (Израиль), а 49% – Panasonic проводниковых приборах, а также Semiconductor Solutions Co., Ltd, так- производили их по заказам сторон- фектуры Окаяма (1970); же основанной в 2014 году. С япон- них производителей радиоэлектрон- ● Arai Plant в городе Миоке префекту- ской стороны в СП вошли три завода ной аппаратуры, выступая в качестве (Uozu Plant, Arai Plant, Tonami Plant), foundry-компаний (заказное произ- ры Ниигата (1976); зарубежные сборочные компании в водство). Номенклатура полупрово- ● Uozu Plant в городе Уозу префектуры Сингапуре, Индонезии и Малайзии дниковых приборов и микросхем и испытательный центр United Test Panasonic, предназначенных для Тояма (1985); and Assembly Center Ltd. открытого рынка, значительно мень- ● Tonami Plant в городе Тонами пре- ше, чем вся номенклатура произво- Израильская компания Tower димых приборов. На рисунке 3 пока- фектуры Тояма (1994); Semiconductor Ltd начала свою дея- заны категории производимых полу- ● сборочные компании в Сингапуре, тельность с приобретения фабрики проводниковых приборов компании 150-мм полупроводниковых пластин Panasonic Semiconductor Solutions Co. Малайзии и Китае. у компании National Semiconductor Ltd, техническая информация о про- В 2001 году после поглощения (США) в 1993 году. В 2009 году была дуктах представлена на сайтах корпо- MEC материнской корпорацией завершена сделка по слиянию с Jazz рации Panasonic и ряда входящих в неё Matsushita Electric Industrial Co., Ltd Semiconductor (Ньюпорт-Бич, США) компаний. была основана полупроводниковая и название компании изменилось на компания Matsushita Semiconductor TowerJazz Semiconductor. В 2011 году Company. В 2005 году основаны полупрово- дниковые компании PIDDSC (совмест- ное предприятие MEI и Toyo Dempa Co., Ltd), PIDOSC (бывшая Kagoshima СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 65

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ 0,30 (S2) (G2) I =8 A 43 RDS(on), Ом си 0,20 Tj=125°C FET2 0,10 FET1 Tj=25°C 12 0,00 0,001 0,01 0,1 (S1) (G1) 0,0001 Рис. 6. Структура приборов серии FC4B2x I ,A ЗИ Рис. 4. GaN-транзисторы PGA26E07BA Рис. 5. Зависимости R транзистора DS(on) PGA26E07BA от тока затвора при температурах +25 и +125°C НОМЕНКЛАТУРА ВЫПУСКАЕМОЙ Следует отметить, что номенкла- даря высокой подвижности носите- тура полупроводниковых приборов лей заряда сопротивление открытого ПРОДУКЦИИ Panasonic на разных сайтах корпора- канала GaN-транзисторов весьма мало; В каталогах Panasonic 2018 года пред- ции может различаться в зависимости для рассматриваемого прибора типо- от регионов предназначения и специ- вое значение RDS(on) при токе стока 8 А ставлены следующие категории полу- ализации сайтов. составляет 55 мОм. На рисунке 5 при- проводниковых продуктов промыш- ведены зависимости RDS(on) транзистора ленного назначения: Реализацию полупроводниковых от тока «затвор – исток» прибора при ● микрокомпьютеры серий MN103, продуктов Panasonic осуществляет различных температурах. в основном через глобальных дис- MN101 с ядром Panasonic; MN1M7, трибьюторов электронных компо- Критическая напряжённость элек- MN1M0 с ядром ARM; нентов, таких как Arrow Electronics, трического поля нитрида галлия очень ● драйверы двигателей – шаговых, Avnet, DigiKey, Farnell elements14, высока, поэтому и пробивное напря- 3-фазных импульсных, коллектор- Future Electronics, Mauser Electronics, жение GaN-транзисторов выше, чем ных, для привода механизмов объ- Rutronik24, TTI, Master Electronics, у сопоставимых кремниевых; у рас- ективов и видеокамер; Gaideko Elektronik. Ряд дистрибью- сматриваемого прибора допустимое ● силовые приборы – GaN, AC/DC-пре- торов представлен в России, напри- напряжение «сток – исток» составля- образователи, DC/DC-преобразова- мер Arrow Electronics Russia, Avnet ет 600 В (импульсное – 750 В). У GaN- тели и модули, мониторы аккумуля- MEMEC Russia, «Farnell element14 Рос- транзисторов концентрация собствен- торы; сия», «Mauser Electronics Россия». Пере- ных носителей меньше, чем у крем- ● фотодетекторы – датчики освещён- чень полупроводниковых приборов ниевых приборов – это позволяет ности, ИК-приёмники для систем ДУ; Panasonic представлен на русскоязыч- использовать их при бо′ льших темпера- ● микросхемы для видео- и звуковых ном сайте [1]. турах, чему способствует и более высо- приложений; кая теплопроводность нитрида галлия. ● диоды – Шоттки, TVS, стабилитроны, ТРАНЗИСТОРЫ Рассматриваемый прибор может рассе- общего назначения; ивать до 96 Вт при токе стока до 61 А и ● лазерные диоды – красные и инфра- И ТРАНЗИСТОРНЫЕ СБОРКИ температуре корпуса +25°С, а диапазон красные; В группе дискретных полупроводни- рабочих температур кристалла нахо- ● микросхемы для систем связи ближ- дится в пределах −55…+150°С. Важным него поля NFC; ковых приборов компании Panasonic достоинством приборов на основе GaN ● MOSFET-транзисторы – для ламп ос- представлено более 500 типов диодов и является высокая радиационная стой- вещения, коммутации нагрузок, об- выпрямителей, более 600 типов транзи- кость, что позволяет успешно приме- щего назначения, для автомобиль- сторов, в том числе биполярных, поле- нять их в условиях открытого космоса. ных приложений; вых (JEFT, МОП, GaN) и ВЧ. Рассмотрим ● датчики изображения – для мобиль- особенности некоторых современных Некоторые другие параметры рассма- ных приложений SmartFS®, для систем МОП- и GaN-транзисторов, выпускае- триваемого прибора: входная/выход- наблюдения и сетевых видеокамер, мых компанией. ная ёмкости – 405/71 пФ, заряд затво- для промышленных приложений, для ра – 5 нК, время нарастания/спада цифровых камер (Digital Still Camera), PGA26E07BA (лист данных 2017 го- выходных импульсов – 5,6/2,4 нс, вре- для вещательных приложений; да, внешний вид представлен на мя задержки включения/выключения – ● драйверы светодиодов – для систем рисунке 4) – n-канальный полевой 3,7/5,5 нс, тепловое сопротивление кри- освещения, для автомобильных при- транзистор на основе нитрида гал- сталл/корпус – 1,3°С/Вт. ложений; лия (GaN), предназначенный для при- ● светодиоды – белые, для монтажа на менения в качестве силового ключа. PGA26E19BA (лист данных 2017 го- поверхность, для полупроводнико- Прибор выполнен в корпусе DFN раз- да) – n-канальный полевой GaN- вых ламп освещения; мером 8×8×1,25 мм. Нитрид галлия транзистор, выполненный в таком же ● ВЧ-приборы – малошумящие усили- является полупроводником с широ- корпусе, что и рассмотренный выше тели, усилители мощности для пор- кой запрещённой зоной, что опреде- прибор, и отличающийся меньшей тативных устройств. ляет и ряд особых свойств полевых мощностью рассеивания (Ррасс=66 Вт, транзисторов на его основе. Благо- 66 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Рис. 7. Прибор серии FC4B2x размеров (от 0,6×0,6×0,1 мм). Внеш- ● мощность рассеяния при монта- ний вид устройств показан на рисун- же на керамическую подложку – ток стока Ic макс=13 А). Другие отличаю- ке 7. Основное назначение приборов – 0,6/0,9/1,5/1,5 Вт соответственно; щиеся параметры: RDS(on)=140 мОм, вход- встроенные схемы защиты литий-ион- ная/выходная ёмкость – 160/28 пФ, ных аккумуляторов. ● максимальная температура каналов заряд затвора – 2 нК. транзисторов +150°С, диапазон тем- Приборы серии отличаются сравни- ператур хранения −55…+150°С. Серия FC4B2x (листы данных тельно малым сопротивлением откры- Схема для измерения временны′ х 2015 года) – сборки из 2 n-канальных тых каналов «исток 1 – исток 2» от 80 кремниевых полевых транзисторов (FC4B21300L1) до 10 мОм (FC4B22180L1). параметров прибора FC4B22180L1 и с резисторами затворов, защитными Мощностные и токовые параметры при- его переходные характеристики при- диодами и стабилитронами. Струк- боров, а также их габариты определяют- ведены на рисунке 8. Время нараста- тура приборов приведена на рисун- ся конкретным типом прибора и услови- ния/спада выходных импульсов схе- ке 6. Приборы выполнены в мини- ями отвода тепла при установке на раз- мы tr /tf составляет 1,6/2,4 мкс, время атюрных корпусах CSP различных личные подложки. Основные параметры задержки включения/выключения – серии FC4B22180L1: 0,9/5 мкс. ● максимальное напряжение «исток 1 – Серия FC6B2x (листы данных исток 2» (выводы S1/S2) – 20 В для 2015 года) – от приборов рассмотрен- FC4B22180L1 и FC4B22270L, 12 В для ной выше серии FC4B2x данные сбор- FC4B21300L1 и FC4B21320L1; ки отличаются повышенным током ● максимальный ток истоков – 2 истоков (до 17 А) и меньшим сопро- (FC4B21300L1), 4 (FC4B21300L1), 8 тивлением открытого канала RDS(on) – (FC4B22270L), 10 A (FC4B22180L1) 4,3…4,9 мОм. Приборы выполнены в при монтаже приборов на кера- 6-выводных корпусах CSP различных мическую подложку размером размеров (см. рис. 9). 70×70×1 мм; при монтаже на под- ложку из материала FR4 разме- FC8V36060L (лист данных 2016 ром 25×25×1 мм максимальные года) – микросборка из 2 n-канальных токи уменьшаются до значений быстродействующих MOSFET-тран- 1,5/2,5/4/5 А соответственно; зисторов, встроенных защитных дио- дов и стабилитронов. Прибор выпол- нен в 8-выводном пластиковом корпу- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU Реклама 67

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ V =10 В ние в качестве быстродействующих ком- DD мутаторов нагрузок (время нарастания/ спада порядка 2,5…12 нс). Сопротивление I =2,5 A R =4,0 Ом открытого канала транзисторов в зави- нагр симости от конкретного типа прибора истока составляет 20…120 мОм при токе стока Uout 1,5…2 А. S2 90% Серия FK4B01x (листы данных Rg U 10% 2014 года) – одинарные n-канальные G2 вх 90% MOSFET-транзисторы, выполненные в тех же корпусах, что и приборы серии FJ4B01x U 90% (см. рис. 13). Соответствующие параметры out транзисторов данных серий также близки. U G1 Rg 10% 10% вх б В ассортименте МОП-транзисторов S1 Panasonic, разработанных после 4 В 50 Ом 2010 года, представлены десятки типов 0В td(on) tr td(off) tr приборов. Далее перечислены некото- t =10 мкс рые из них. имп Серия MTM – одиночные и сдвоен- ные n-канальные и p-канальные тран- D.C.≤1% зисторы средней мощности в различ- а ных корпусах (SOT-323, SC-113, SC-70 и др.) с защитными диодами и стабилитро- Рис. 8. Схема измерений выходных параметров приборов серии FC4B2x (а) и переходные нами. Основное назначение приборов – характиристики (б) схемы коммутации сигналов (МТМ23x, МТМ76x, МТМ86x) и схемы защиты Рис. 9. Прибор серии FC6B2x Рис. 10. Прибор сери FC8Vx литий-ионных аккумуляторов (МТМ78x). 876 5 ● диапазон температур хранения Серии SK830x, SK840x, SK860x – −55…+150°С. одиночные n-канальные MOSFET- 123 4 FCAB21350L1 (лист данных 2015 года), транзисторы средней мощности с защитными обратными диодами в Рис. 11. Структура прибора серии FC8Vx FCAB21490L, FCAB21520L (листы дан- корпусах HSSO8 (см. рис. 14), пред- ных 2016 года) – сборки из n-канальных назначенные для применения в DC/ се SC-115 размерами 2,9×2,4×0,81 мм MOSFET-транзисторов, защитных дио- DC-преобразователях напряжения (см. рис. 10). Структура прибора при- дов, стабилитронов и резисторов затво- и силовых коммутаторах сигналов. ведена на рисунке 11. Устройство пред- ров (структура аналогична представлен- Напряжение «сток – исток» всех при- назначено для коммутации нагрузок, а ной на рисунке 7). Приборы выполнены боров 30 В, ток стока в зависимости также для схем защиты литий-ионных в специализированных миниатюр- от конкретного типа прибора состав- аккумуляторов. Основные параметры ных корпусах (см. рис. 12) толщиной ляет 18–103 A при температуре кор- прибора: порядка 0,1 мм с 10 или 8 полоско- пуса +25°С. Приборы отличаются ● максимальное напряжение «сток – выми выводами. Размеры корпусов – малым и очень малым сопротивле- порядка 3×1,7×0,11 мм. Приборы отли- нием открытого канала RDS(on) – от 1,8 исток» – 60 В; чаются чрезвычайно низким значени- (SK8603140L) до 24 мОм (SK830321KL) ● максимальный ток стока – 3 А (им- ем сопротивления «исток 1 – исток 2», и обеспечивают работу в промышлен- RDS(on) порядка 2 мОм при токе до 6 А. При ном диапазоне рабочих температур пульсный – 9 А); максимально допустимом напряжении окружающей среды −40…+85°С. ● сопротивление открытого канала – «исток 1 – исток 2» 12 В приборы допу- скают прямой ток до 12–16 или 27–35 А Компания Panasonic выпускает и 60 мОм при токе стока 1,5 А; в зависимости от типов подложки (FR4 несколько типов полевых n-канальных ● заряд затвора – 7 нс, время нарастания/ или керамика) и прибора. транзисторов с управляющим p-n- переходом серии DSKx, выполненных в спада выходных импульсов – 7/6 нс; Серия FJ4B01x (листы данных миниатюрных трёхвыводных корпусах 2014 года) – одиночные p-канальные SC-85, SC-89, SC-105. Приборы предна- MOSFET-транзисторы с защитными значены для применения в малошумя- диодами и стабилитронами. Внешний щих усилителях низких частот, усили- вид приборов показан на рисунке 13. телях для пироэлектрических датчиков, Несмотря на миниатюрные размеры (от используемых в системах охранной 0,6×0,6×0,1 мм до 1,2×1,2×0,1 мм), транзи- сигнализации и противопожарных сторы отличаются большим током стока системах, а также для устройств пре- (1,5…6 А), что обеспечивает их примене- образования импеданса в частоту. В ассортименте полупроводнико- вых продуктов Panasonic представлены десятки типов биполярных транзисто- 68 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Рис. 12. Прибор серии FCAB21x Рис. 13. Внешний вид приборов серий FJ4B01x и FK4B01x ров и транзисторных сборок серий DSA рий DAx, DBx, BAVx, выполненных в Рис. 14. Прибор серии SK8x (p-n-p, высокочастотные), DSC (n-p-n, миниатюрных 2/3/4/5/6-выводных высокочастотные), DME, DMG (ВЧ, ком- корпусах для монтажа на поверхность личные напряжения в пределах от 2,4 плементарные пары), DMA (p-n-p, сдво- (цифра в названии соответствует чис- до 51 В в миниатюрных корпусах для енные), DMC (n-p-n, сдвоенные), DRA лу выводов – DA2, DB3, DA4, DA6); монтажа на поверхность. (p-n-p, с резисторами смещения), DRC ● диоды для подавления скачков на- (n-p-n, с резисторами смещения). пряжения и схем защиты от статиче- ЗАКЛЮЧЕНИЕ ского электричества – более 15 ти- ДИОДЫ И СТАБИЛИТРОНЫ пов приборов серий DY2x, EZA-EGx, Компания Panasonic выпускает DZx, DEx; приборы со статусом «но- широкую номенклатуру дискретных Компания также выпускает широ- вый продукт» – DY2M5Z0C0L1, EZA- полупроводниковых приборов на кую номенклатуру полупроводнико- EG1N50AC, EZA-EG2N50AX; фабриках, расположенных в Японии, вых диодов. В разделе «Диоды и выпря- ● диоды и выпрямители Шоттки – более при этом обеспечивается высокое каче- мители Panasonic» каталога «Mouser 120 типов приборов серий DB2x, DB3x, ство и надёжность изделий для про- Electronics Россия» 2018 года представ- DB4x, DB5x, DB6x в миниатюрных кор- мышленных приложений. лены следующие категории продуктов: пусах для монтажа на поверхность; ● диоды общего назначения (управле- ● стабилитроны – около 300 типов ЛИТЕРАТУРА приборов серии DZx на самые раз- ние питанием, коммутация) и выпря- 1. https://ru.mouser.com/ мители – более 50 типов приборов се- Реклама СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 69

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Новый энкодер с тачскрином от Grayhill: интуитивно понятный пользовательский интерфейс Джим О’Доннелл (Grayhill) Перевод: Ольга Романовская ют использованию новых техноло- гий. Производители, продающие свои Компания Grayhill специализируется на создании решений в области устройства по всему миру, должны осу- человеко-машинного интерфейса с 1943 года. К стандартным решениям ществлять поддержку нескольких язы- в портфолио компании относятся оптические и механические энкодеры, ков на платформах своих устройств клавиатуры, джойстики, различные переключатели. Недавно Grayhill или стандартизировать используемые представила новый энкодер с тачскрином, обещающий повысить значки и иконки (что требует последу- эффективность при использовании всего одного компонента вместо ющего обучения персонала). Наконец, нескольких привычных, а также сэкономить место на панели оператора. широкое использование планшетов и мобильных телефонов меняет пред- Промышленные дизайнеры всег- Grayhill, обладающая огромным опы- ставление о внешнем виде интерфей- да находятся в поиске решений, улуч- том в разработке решений в области са: пользователям необходим интер- шающих человеко-машинный интер- ЧМИ, учитывая тенденции миниатю- фейс с сенсорным экраном даже для фейс (ЧМИ), используя и комбинируя ризации, повышения эффективности некоторых приложений, где люди привычные компоненты: энкоде- и адаптивности интерфейса, предста- должны выполнять операции «не гля- ры, джойстики, трекболы, сенсорные вила новинку – энкодер со встроенным дя». Именно для таких случаев энкодер экраны. При этом стоимость компо- тачскрином с поддержкой множества с тачскрином подходит лучше всего, нентов должна быть экономически конфигураций и языков [1, 2]. поскольку позволяет довольно легко эффективной, а манипуляции пользо- осуществлять навигацию с элемен- вателя – ассоциативно понятными. На В таблице приведён краткий обзор тами управления без необходимости приборной панели оператора сегодня некоторых решений в области ЧМИ, смотреть на дисплей. Преимущества может располагаться до 20 или более а также описаны их преимущества и использования энкодера с тачскрином различных компонентов для регули- недостатки. состоят в том, что он даёт возможность ровки, настройки и управления. Фирма сократить число компонентов до одно- Современные тенденции разви- го, эффективно использовать рабо- тия глобального рынка способству- чее пространство оператора, умень- шить размеры приборной панели. Основные решения в области ЧМИ В зависимости от того, как разработ- чик сконфигурирует интерфейс энко- Элемент ЧМИ Целевое назначение Преимущества Недостатки Стоимость (1 – низкая, дера через приложение, устанавлива- Поворотный 4 – очень высокая) емое на планшет или телефон, будет переключатель Простое управление/ Прочность, простота Ограниченный 1 определяться количество функций, Кнопочный переключение интерфейса функционал 1 выполняемых этим устройством. Так переключатель Ограниченный постепенно можно заменить до 10 ком- Простое управление/ Прочность, простота функционал 3 понентов одним энкодером Grayhill. Трекбол переключение интерфейса Цена, нет защиты от 2 Энкодер с тачскрином Grayhill, или Джойстики на Навигация по Точное загрязнения, трудно тач-энкодер (см. рис. 1), представля- эффекте Холла активной области позиционирование, очищается Рис. 1. Энкодер с тачскрином Grayhill экрана/меню использование в любых условиях Ограниченный Управление, функционал навигация Компактность, надёжность, долгий срок службы Дисплей с Навигация по Много функций, Цена, отсутствие 4 тачскрином активной области возможность функции «управление экрана, управление, кастомизации не глядя», требуется интерфейса отображение существенная информации доработка для применения в суровых условиях Энкодер Навигация по Возможность – 2 с тачскрином активной области различной экрана, управление, конфигурации, тачскрин поддержка разных языков, герметичность, промышленное исполнение, поддержка опции «управление не глядя», соотношение цена/ функциональность 70 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Примечание: тач-энкодер заменил трекбол, 4 переключателя и 8 кнопок. Рис. 3. Использование тач-энкодера для внедорожных применений Рис. 2. Панель УЗИ-аппарата ет собой устройство, совмещающее Рис. 4. Комплект разработчика (интервенционные устройства, рент- магнитный энкодер, переключатель ген или КТ-сканеры) протокол CAN- и встроенный сенсорный экран. Он трекбол, кнопочные и поворотные bus повсеместно используется для выполнен в промышленном дизайне с переключатели. надёжной передачи данных между прочным корпусом, выдерживающим устройствами через CAN-шину. механические удары, вибрацию соглас- Во внедорожном транспорте дан- но ANSI EP455 5.15.2. Диапазон рабочих ный энкодер может устанавливать- Разработанная Grayhill новая техно- температур −20...+65°С. Корпус устрой- ся на приборной панели или пане- логия, способная объединить множе- ства имеет защиту от влаги и пыли IP67 ли-подлокотнике, где очень важны ство функций в одном устройстве, тем и устойчив к химическим реагентам. ассоциативно понятное управление не менее очень проста в программиро- Бесконтактный магнитный энкодер, «не глядя», герметичность и возмож- вании и настройке. Для тестирования работающий на основе эффекта Хол- ность подключения через CAN-шину Grayhill предлагает чрезвычайно про- ла, обеспечивает значительный срок (см. рис. 3). стой комплект разработчика, вклю- службы – свыше 1 млн циклов вращения. чающий планшет и беспроводной Переключение положений является ста- Тач-энкодер также является луч- модуль со встроенным тач-энкодером бильным в течение всего срока службы. шим выбором для цифровых ауди- (см. рис. 4). На сайте компании Grayhill овидеосистем, т.к. он позволяет осу- размещена пошаговая инструкция Тач-энкодер имеет встроенный в ществлять быстрое управление сме- по программной настройке устрой- верхнюю поверхность яркий цвет- шанными задачами. Вместо того ства через приложение на планшете ной TFT LCD 320×300 дисплей с про- чтобы перемещаться между несколь- (см. рис. 5). Тач-энкодер имеет встро- екционно-ёмкостным тачскрином. кими переключателями и кнопками енную память 32 МБ, благодаря кото- Диаметр устройства – 55,88 мм, диа- для настройки аудио- и видеофунк- рой на устройстве может храниться до метр дисплея – 33,5 мм. Дисплей ций, звукорежиссёры могут осущест- сотни различных проектов. Промыш- выполнен с применением техноло- влять управление с одного устройства, ленные дизайнеры могут персонали- гии оптического бондинга и имеет меняя виджеты на тачскрине энкодера. зировать мультитач-жесты, выбирать антибликовое покрытие, что обеспе- В подавляющем большинстве прило- изображения для иконок из библио- чивает отличную видимость при сол- жений разработчики используют уни- тек или создавать новые, настраи- нечном свете. версальную последовательную шину вать отображение, программировать (USB) или протокол CAN-bus для пере- действия, производимые по касанию Новое устройство от Grayhill может дачи данных между тач-энкодером и тачпада, самостоятельно. Отладоч- использоваться в большом количе- компьютером. На внедорожном транс- стве приложений, особенно в тех, где порте, а также в промышленных и компактность и экономия места игра- некоторых медицинских устройствах ют важную роль при проектирова- нии новых изделий. Например, раз- работчики медицинского оборудо- вания могут применять тач-энкодер для упрощения интерфейса в аппа- ратах ультразвуковой диагностики, инвалидных креслах, стерилизаци- онном оборудовании. На рисунке 2 показан пример панели УЗИ-аппарата с ипользованием тач-энкодера Grayhill. Он позволяет упростить интерфейс и заменить ряд компонентов, таких как СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 71

ЭЛЕМЕНТЫ И КОМПОНЕНТЫ Создание и хранение проектов Моделирование работы програм- дисплея, тач-энкодер предлагает поль- мы на планшете перед загрузкой зователю вариант создания интуитив- Создание уникальных на тач-энкодер но понятного и адаптивного пользо- рабочих столов с вательского интерфейса. Пользовате- использованием ли могут осуществлять навигацию и виджетов, изображений перемещаться по меню путём проли- и графических элементов стывания и касания сенсорного дис- плея, а также вращения кольца энко- Прокрутка вверх дера. Согласованность действий, и вниз позволяет положительный тактильный отклик увидеть все рабочие соответствуют ожидаемому качеству столы в проекте продукта, а яркий цветной дисплей под- чёркивает брендированность и созда- Перемещение рабочих Добавление тачзоны Перемещение рабочих ёт положительное впечатление от зна- столов в направлениях к каждому рабочему столов для настройки комства с устройством. пролистывания: север, юг, столу. Определение действий при вращении запад, восток размера и положения зон поворотного кольца Цель любого устройства ЧМИ – сде- лать опыт взаимодействия с устрой- Рис. 5. Пример настройки тач-энкодера с помощью приложения на планшете ством как интуитивно понятным, так и приятным. Тач-энкодер предлагает ный комплект разработчика исполь- программу, используя приложение на промышленным дизайнерам стиль- зует для передачи данных беспровод- планшете. ный и универсальный интерфейс в ные технологии. сочетании с прочным конструктивом ЗАКЛЮЧЕНИЕ для работы в самых суровых условиях. Получив комплект разработчика, дизайнеру достаточно распаковать Объединив функциональность пово- ЛИТЕРАТУРА его и ознакомиться с тем, как написать ротного переключателя и сенсорного 1. http://www.grayhill.com/assets/1/7/ Touch_Encoder_White_Paper.pdf 2. http://www.grayhill.com/assets/1/7/ Touch_Encoder_Datasheet.pdf INDUSTRIAL ELECTRONIC ENGENEERS ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР 72 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

Реклама

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Важные аспекты проектирования и тестирования беспроводных медицинских приборов Джанет Ои (Keysight Technologies) щихся массогабаритных характеристик, должны обладать большим сроком служ- В последнее время имели место случаи отказа беспроводных бы, отвечая при этом множеству различ- медицинских приборов с негативными последствиями для пациентов, ных требований, характерных для дан- жизнь которых зависела от этих приборов. В статье рассказывается ных очень специфических приложений. о том, чему нужно уделять особое внимание при проектировании В результате точное измерение профиля жизненно важной медицинской аппаратуры. тока батарей становится крайне важным этапом проектирования медицинских Представьте ситуацию, когда прихо- ся в домашних условиях в портативных приборов, который позволяет достичь дится отзывать установленный медицин- вариантах исполнения. Основной упор минимального энергопотребления. ский прибор из-за того, что его батарея делается на автономные медицинские проработала меньше, чем ожидалось. приборы небольшого размера, не оказы- Для точного измерения профиля тока А теперь представьте, что этот прибор вающие побочных воздействий. Однако, необходимо использовать приборы с имплантирован в тело пациента и извле- несмотря на столь очевидный прогресс достаточным измерительным диапазо- кать его нужно хирургическим путём. автономных портативных медицинских ном. Тестирование цепей питания меди- Известен случай, когда были отозваны приборов, пользователи ожидают полу- цинского прибора должно быть неотъ- имплантируемые кардиовертеры (ICD) и чить от них ещё большую функциональ- емлемой частью процесса его проекти- ресинхронизирующие сердечные дефи- ность и высокие характеристики. рования. Это помогает производителям брилляторы (CRT-D) из-за преждевре- оценить предполагаемый срок службы менного разряда батарей [1]. Такие слу- В качестве основной рекомендации батареи, выявить события с наиболь- чаи очень дорого обходятся произво- при тестировании подобных приборов шим энергопотреблением и найти ком- дителям медицинского оборудования можно выделить использование высо- промиссы, позволяющие продлить срок и открывают путь конкурентам. Всего коточных датчиков для имитации раз- службы батареи. Вот некоторые ключе- этого можно избежать, если спроекти- личных патологий. Электроника меди- вые аспекты проектирования и тестиро- ровать беспроводные медицинские при- цинского прибора получает информа- вания, которые следует учитывать при боры таким образом, чтобы они работа- цию от датчиков и использует её для снятии профиля потребляемого тока ли правильно в самых суровых условиях своей работы, поэтому очень важно беспроводных медицинских приборов: эксплуатации. Что же должны учитывать проверить, настроить и протестировать ● высокая точность на малых токах – производители, проектируя беспровод- датчики на этапе их производства. Для ные медицинские приборы? Вот некото- корректной обработки данных, полу- необходимо точно измерять очень рые наиболее важные аспекты: ченных от датчиков, интеллектуаль- малые токи покоя, поскольку меди- ● настройка и тестирование медицин- ному медицинскому прибору нужны цинский прибор может находиться высококачественные сигналы. В связи в таком состоянии довольно долго; ских приборов с имитаторами дат- с этим возникает потребность в генера- ● широкий динамический диапазон изме- чиков; ции сверхточных и чистых сигналов. ряемого тока – нужно с высокой точно- ● оптимизация времени работы меди- Для имитации разного рода физиоло- стью измерять токи в широких пределах цинских приборов от батареи; гических сигналов и их отклонений от от больших до малых, вплоть до нуля; ● защита медицинских приборов от ра- нормы можно использовать такие при- ● быстрый захват данных – необходимо диочастотных помех – главной угро- боры, как генераторы сигналов произ- отслеживать кратковременные пере- зы безопасности пациента; вольной формы (AWG). С их помощью ходные процессы, связанные с рабо- ● тестирование радиоинтерфейса бес- можно формировать непериодические той микропроцессора, т.е. выполнять проводных медицинских приборов в импульсы и искажения, используемые широкополосные измерения тока; условиях, соответствующих услови- для имитации и измерения характери- ● необходимо применять оборудова- ям медицинского учреждения. стик сложных медицинских приборов. ние, способное эффективно отлажи- вать устройства вплоть до уровня от- НАСТРОЙКА И ТЕСТИРОВАНИЕ ОПТИМИЗАЦИЯ ВРЕМЕНИ РАБОТЫ дельных участков схем или даже ком- понентов, и выявлять потенциально МЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ МЕДИЦИНСКИХ ПРИБОРОВ проблемные области схемы; С ИМИТАТОРАМИ ДАТЧИКОВ ОТ БАТАРЕИ ● большой срок службы – нужно обе- спечить надёжную и безотказную ра- В настоящее время в данной отрасли Технологический прогресс в обла- боту медицинского прибора в тече- чётко выраженной тенденцией является сти производства портативных бес- ние продолжительного времени. применение медицинских приборов IoT проводных медицинских приборов Для эффективного тестирования и и беспроводных датчиков. То, что рань- делает чрезвычайно важным продле- проверки цепей питания беспровод- ше можно было встретить лишь в боль- ние срока службы батарей, от которых ных медицинских приборов можно ницах и клиниках, теперь применяет- они питаются. Батареи, помимо выдаю- 74 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ использовать осциллограф, анализа- 4. Тестирование излучений в открытой стимости. Генерация трафика позволяет тор питания постоянного тока с моду- среде или в открытой лаборатории. воссоздать реалистичные условия сети лем источника/измерителя (SMU) или Все методы тестирования обладают и радиочастотной обстановки, а также анализатор формы токовых сигналов. сымитировать изменение этих условий, Выбор контрольно-измерительных своими достоинствами и недостатками например возрастание расстояния, роу- приборов зависит от динамического и отличаются друг от друга воспроиз- минг и систематические помехи. Авто- диапазона тока и полосы пропуска- водимостью, практической примени- матическое тестирование позволяет ния тестируемого устройства. мостью и временем тестирования. Все быстро выполнять и повторять сотни методы позволяют контролировать и тестов без вмешательства оператора. ЗАЩИТА МЕДИЦИНСКИХ документировать ВЧ-сигналы с помо- Анализ характеристик необходим для щью анализатора спектра, предпочти- проверки соответствия параметров ПРИБОРОВ ОТ РАДИОЧАСТОТНЫХ тельно анализатора, выполняющего тестируемого медицинского прибора ПОМЕХ анализ в режиме реального времени. всем стандартным механизмам аутен- тификации/шифрования, включая WEP, Экспоненциальный рост числа ТЕСТИРОВАНИЕ РАДИОИНТЕРФЕЙСА WPAPSK, WPA2-PSK и WPA-EAP-TLS. устройств с радиоинтерфейсом соз- даёт серьёзные проблемы, поскольку БЕСПРОВОДНЫХ МЕДИЦИНСКИХ Для обеспечения бесперебойной беспроводные медицинские приборы ПРИБОРОВ В УСЛОВИЯХ работы необходимо всесторонне вынуждены сосуществовать в эфире с МЕДИЦИНСКОГО УЧРЕЖДЕНИЯ протестировать и проверить параме- множеством других устройств, работаю- тры Wi-Fi-инфраструктуры и убедить- щих на близких частотах. Сотовый теле- Медицинские учреждения харак- ся, что медицинский прибор и сеть, к фон может вызвать остановку инфузи- теризуются очень сложной радиоча- которой он подключён, не оказыва- онного насоса, а работа кардиостиму- стотной обстановкой. Там работают ют друг на друга негативного влия- лятора может быть нарушена внешним не один и не два, а буквально десятки ния. Производители медицинских посторонним излучением. Всё это созда- тысяч мобильных устройств. В отличие приборов и элементной базы для них ёт потенциальные риски, угрожает без- от более предсказуемой сетевой инфра- должны выполнять тесты, гарантиру- опасности пациента и мешает эффектив- структуры складского или производ- ющие беспроблемную эксплуатацию ному оказанию медицинской помощи. ственного помещения, в медицинском продукции. В связи с этим проверка радиочастотной учреждении всё не так просто: радио- совместимости становится важнейшим сигналы инфузионных насосов, теле- ЗАКЛЮЧЕНИЕ этапом, позволяющим определить спо- метрических датчиков и приборов для собность медицинского прибора сохра- контроля состояния пациента долж- Система здравоохранения постоянно нять свою функциональность в присут- ны преодолеть отражающие прегра- развивается за счёт внедрения иннова- ствии других радиосигналов на соб- ды и достичь точки доступа. При этом ций и технологических достижений. ственной и соседних частотах. существуют зоны, экранированные Федеральные агентства контролируют и от ВЧ-излучений, такие как отделение обеспечивают безопасность здравоохра- В США Управление по контролю про- радиологии, которые препятствуют нения с помощью всеобъемлющих нор- дуктов и лекарств (FDA) опубликовало прохождению радиосигналов. Произ- мативных актов, а конечные пользовате- новый технический отчёт (TIR) Ассоци- водители медицинских приборов уже ли предъявляют всё более высокие тре- ации содействия развитию медицин- не могут рассчитывать на то, что кон- бования. В связи с этим производители ской техники (AAMI). В отчёте даны фигурация сети автоматически ока- медицинских приборов и медицинские рекомендации (и описан соответству- жется оптимальной для обеспечения учреждения должны неукоснительно ющий процесс) по проверке радиоча- необходимых характеристик их изде- контролировать надёжность и качество стотной совместимости беспровод- лий. Для того чтобы обеспечить абсо- продукции. К счастью, контрольно-изме- ных медицинских приборов в рамках лютную достоверность данных, тревож- рительные решения, инфраструктура общего управления рисками. Помимо ных сигналов и жизненно важных собы- и практические методы стремительно этого, Американский национальный тий, поставщики сетевых услуг должны совершенствуются, помогая обеспечи- стандарт по радиочастотной совме- организовать надёжное взаимодействие вать необходимую производительность стимости ANSI C63.27 описывает про- медицинских приборов в режиме реаль- изделий и снижать риски. Затраты на цесс оценки и соответствующие мето- ного времени во всей сети. оценку новых продуктов перед внедре- ды тестирования, помогающие про- нием ничтожно малы по сравнению с изводителям медицинских приборов Для противодействия помехам окру- затратами, которые могут возникнуть эффективно проверять способность жающего оборудования следует выпол- при отказе медицинского прибора. беспроводных устройств работать нять сквозное тестирование. Когда совместно с другими беспроводными нескольким беспроводным устрой- Информация о контрольно-измери- устройствами в реальной радиочастот- ствам – медицинским или другим – при- тельных решениях IoT для здравоохра- ной обстановке. Документ определяет ходится бороться за ресурсы беспровод- нения от компаний Keysight и Ixia при- четыре метода тестирования радиосов- ной сети (WLAN), нужно выработать ведена в [2]. местимости: стратегию ранней проверки на всех эта- 1. Тестирование наведённых ВЧ-помех пах – от проектирования медицинского ЛИТЕРАТУРА прибора до серийного производства и через проводное соединение. внедрения. Для базового тестирования 1. https://www.fda.gov/MedicalDevices/ 2. Многокамерное тестирование. сетей, устройств и приложений нужно Safety/ListofRecalls/ucm526317.htm 3. Тестирование в безэховой камере выполнить несколько важных проверок, а также специальные тесты, такие как 2. h t t p s : / / w w w . k e y s i g h t . c o m / u s / e n / (RAC) или в отдельной большой ка- тесты роуминга и операционной совме- solutions/internet-of-things-iot/health- мере. care.html СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 75

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Преимущества применения точных нелинейных моделей при проектировании усилителей мощности в NI AWR Design Environment Тед Лонгшор (Quasonix), Ларри Данливи (Modelithics) диапазона средней мощности содер- жит следующие требования: В статье описываются преимущества, которые получает разработчик ● частотный диапазон 2200–2400 МГц; при использовании точных нелинейных моделей. Применение ● минимальная выходная мощность нелинейных моделей и мощных средств проектирования NI AWR Design Environment позволяет создать реально работающий 1 Вт при температуре +85°C; усилитель мощности всего за одну итерацию. ● максимальное потребление тока ВВЕДЕНИЕ ли от производителя, либо с проведением 300 мА при напряжении питания 12 В; измерений собственными силами, либо с ● выходная мощность 32 дБм при тем- Использование нелинейных моделей оплатой услуг сторонних компаний – соз- транзисторов позволяет одновремен- дателей моделей [3, 4]. пературе +25°C; но проводить оптимизацию значений ● габариты не более 2,8 in2 (18 см2). коэффициента усиления, выходной НЕЛИНЕЙНЫЕ МОДЕЛИ мощности, КПД, а также линейности Мощность выходного каскада при- модуляции в заданной рабочей поло- Разработка усилителя мощности – это ведена с учётом вносимых фильтром се при определённой температуре. всегда поиск компромисса между уси- гармоник потерь [1]. Усилитель рабо- Несмотря на то что с применением лением и мощностью, КПД и линейно- тает в режиме компрессии (исполь- таких моделей увеличиваются общие стью, возвратными потерями и рабочей зуется SOQPSK-модуляция с постоян- издержки производства, они компен- полосой [5, 6]. Согласование усилителя на ной амплитудой). Габариты заданы для сируются сокращением времени разра- основе данных load-pull по импедансам передатчика в сборе; площадь, выделен- ботки устройства и повышенной про- источника (ZS) и нагрузки (ZL) – задача ная под усилитель мощности, не пре- изводительностью работы инженеров. относительно простая, если речь идёт о вышает 0,5 in2 (3,23 см2). проектировании узкополосного однока- В статье рассматривается применение скадного линейного усилителя при посто- В качестве активного элемента был точных нелинейных моделей транзисто- янном напряжении смещения, однако выбран нитрид-галлиевый транзи- ров, которое позволяет смоделировать она многократно усложняется при рабо- стор Qorvo TGF2965-SM с внутренним усилитель мощности (УМ) за одну ите- те с многокаскадными широкополосны- согласованием по входу, напряжением рацию [1]. В приведённом примере опи- ми усилителями. При наличии нелиней- питания 32 В и мощностью 6 Вт. Малые сывается процесс проектирования двух- ных моделей используемых транзисторов размеры и наличие внутреннего согла- каскадного усилителя для радиотелеме- платформа NI AWR Design Environment сования по входу – важные факторы, трической связи, выполненный в среде становится идеальным инструментом позволяющие удовлетворить строгим NI AWR Design Environment (Microwave для моделирования, максимально упро- требованиям к габаритам устройства, Office) на основе библиотек моделей от щая разработку входных и выходных а корпус типа SMD упрощает производ- компании Modelithics (Modelithics® CLR согласующих схем, позволяющих полу- ство платы усилителя. и Modelithics-Qorvo GaN) [2]. чить оптимальные значения коэффици- ента усиления, мощности, КПД, линейно- Благодаря небольшим размерам, Как правило, нелинейные модели, дан- сти и даже уровней мощности на частотах высокому коэффициенту усиления и ные load-pull и другие параметры активных гармоник во всей рабочей полосе. малому потреблению тока в качестве устройств поставляются их производителя- транзистора предусилителя передат- ми. Тем не менее такие модели существуют К сожалению, многие производите- чика был также выбран TGF2965-SM. далеко не для всех устройств, а в ряде случа- ли транзисторов поставляют нелиней- Номинальная мощность транзисторов ев существующие модели могут не отвечать ные модели для ограниченного ряда сво- превышает предложенную в техниче- требованиям точности. Таким образом, для их продуктов, вынуждая разработчиков ском задании, однако решение об их получения высокоточной нелинейной делать сложный выбор: создавать нели- использовании было принято исхо- модели потребуются дополнительные рас- нейную модель самостоятельно, оплачи- дя из работоспособности схемы при ходы, связанные либо с получением моде- вать услуги сторонних компаний – созда- пониженных напряжениях питания. телей моделей (например, Modelithics) или Далее будет показано, что при номи- Предусилитель Усилитель же ограничиться указанными в докумен- нальном питании можно построить TGF2965-SM TGF2965-SM тации на транзистор значениями ZL и ZS и более мощную 6-ваттную версию уси- заниматься итерационной оптимизацией. лителя. В состав представленной в дан- Полосно- Фильтр ной статье конструкции (см. рис. 1) вхо- пропускающий гармоник ПРИМЕР ПРОЕКТА УСИЛИТЕЛЯ дит полосовой пропускающий фильтр для снижения уровней шумов при пере- фильтр Техническое задание для усилителя даче в диапазонах GPS L1 и L2. передатчика радиотелеметрического Рис. 1. Блок-схема усилителя передатчика СОГЛАСОВАНИЕ Первым этапом проекта стало опреде- ление оптимальных импедансов на вхо- 76 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

Реклама

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 2. Схема оконечного каскада с тюнером гармонического баланса (HBTUNER) 20 61,32 65 стик. С использованием предостав- 61,38 Pwr=22 дБм 55 ленной компанией Modelithics моде- Pwr=22 дБм ли транзистора TGF2965-SM входная и выходная согласующая цепи выход- 15 ного каскада были оптимизированы в Microwave Office (см. рис. 2) во всей Коэффициент усиления, дБ 10 45 Мощность, дБм. КПД, % рабочей полосе при помощи тюнера 35 гармонического баланса (HBTUNER). Выходная мощность, дБм 10,77 дБ 10,73 дБ Pwr=22 дБм Для того чтобы в дальнейшем создать Pwr=22 дБм более мощную версию передатчика с минимальными изменениями в проек- КПД, % те, выходная согласующая цепь была оптимизирована для получения высо- Усиление, дБ кого значения КПД при уровне выход- 5 ной мощности 32 дБм и уменьшенном напряжении питания (12 В). Оптими- 32,99 дБм 32,95 дБм зация коэффициента усиления, выход- Pwr=22 дБм Pwr=22 дБм ной мощности и КПД при пониженном напряжении на стоке возможна только 0 25 благодаря высокой точности нелиней- ной модели транзистора. Тем не менее 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 такая оптимизация в рамках данного Частота, ГГц проекта не проводилась ввиду того, что оптимизированная при 32 В модель Рис. 3. Коэффициент усиления, выходная мощность и КПД оконечного каскада при напряжении сохранила удовлетворительные харак- питания +12 В и входной мощности +16…+22 дБм теристики и при 12 В на стоке. 35 350 Из рисунка 3 видно, что при уров- не входной мощности в 22 дБм были 30 Напряжение, В 300 получены следующие характеристики: выходная мощность 33 дБм, КПД 61% и 25 Ток стока, А 250 коэффициент усиления 11 дБ в режи- ме компрессии. Согласно графику, при Напряжение, В 20 200 Ток, А уменьшении входной мощности до 16 дБм с шагом в 2 дБм выходная мощ- 15 150 ность и КПД уменьшаются, а коэффици- ент усиления увеличивается. КПД можно 10 100 было также увеличить путём оптимиза- ции схемы для согласования на часто- 5 50 тах гармоник, однако в данной работе таких попыток не предпринималось. 00 0 0,3 0,6 0,87 Оптимизированный выходной импе- Время, нс данс был определён на частоте 2,3 ГГц и использовался в качестве целевого при Рис. 4. Моделирование формы сигналов напряжения и тока на внутренних выводах транзистора замене тюнера HBTUNER на выходную согласующую схему. Для увеличения де и выходе, обеспечивающих требуе- получить удовлетворительные результа- мые коэффициент усиления, выходную ты на основе комбинации методов ана- мощность и КПД во всей рабочей поло- лиза нагрузочных линий и данных моде- се. Как правило, при отсутствии нелиней- лирования в режиме малого сигнала [7]. ной модели согласование выполняется на основе данных проведённых load-pull- Если имеется точная нелинейная измерений или предоставленных про- модель используемого транзистора, изводителем значений ZL и ZS. Если таких то становится возможным напрямую данных нет, опытные разработчики могут оптимизировать согласующие цепи для получения требуемых характери- 78 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ Рис. 5. Оконечный каскад усилителя (1,5 Вт) КПД применялись методы контроля Рис. 6. Схема усилителя формы сигнала – минимизация пере- крытия участков ненулевого тока и нену- 30 2,2 ГГц 2,4 ГГц 60 левого напряжения. Это стало возмож- 25 24,45 дБ 24,82 дБ 55 ным благодаря тому, что модель транзи- 20 Pwr=8 дБм Pwr=8 дБм 50 стора позволяла проводить виртуальные 15 45 измерения на внутренних выводах его 10Коэффициент усиления, дБ2,2 ГГц 2,4 ГГц 40 чипа. В результате, согласно рисун- Мощность, дБм. КПД, %47,84%49,76%35 ку 4, были получены условия, в кото- 5 Pwr=8 дБм Pwr=8 дБм 30 рых напряжение на стоке транзистора 0 25 выходного каскада достигало макси- –5 2,2 ГГц Выходная мощность 2,4 ГГц 20 мума тогда, когда ток стока был мини- –10 32,51 дБ КПД 32,87 дБм 2,8 мальным, что является одним из усло- 1,8 Pwr=8 дБм Усиление Pwr=8 дБм вий высокой эффективности усилителя. 2,2 ГГц 2,4 ГГц Следующими шагами стали замена 31,87 дБ 32,04 дБм тюнера HBTUNER согласующей схемой, Pwr=6 дБм Pwr=6 дБм обеспечивающей тот же оптимальный импеданс ZL на стоке, и повторная опти- 2 2,2 2,4 2,6 мизация входного и выходного согла- Частота, ГГц сований в рабочей полосе (см. рис. 5). В схеме выходного согласования вме- Рис. 7. Коэффициент усиления, выходная мощность и КПД после оптимизации усилителя сто линии передачи была использо- для работы при напряжении питания +12 В вана навесная катушка индуктивно- сти, что позволило уменьшить габари- дать значительного отклонения в величи- +8 дБм коэффициент усиления состав- ты схемы и упростить создание более нах коэффициента усиления, мощности ляет 24,4 дБ, выходная мощность – мощных конструкций усилителя на и КПД из-за межкаскадного рассогласо- 32,5 дБм, КПД – 47,8%, что соответ- основе одной и той же печатной пла- вания. Благодаря наличию точной нели- ствует техническому заданию. ты. Оптимизация значений навесных нейной модели и возможностям пакета конденсаторов, катушек и резисторов, NI AWR Design Environment стало воз- Одним из требований к проекту входящих в состав схем смещения и можным одновременно оптимизировать было ограничение потребления тока стабилизации, упрощалась благодаря отличные от 50 Ом импедансы выхода до 300 мА при напряжении питания применению масштабируемой библи- предусилителя, полосовой фильтр и вход +12 В и уровне выходной мощности отеки компонентов Modelithics Global оконечного каскада (см. рис. 6). 32 дБм. Согласно результатам модели- Microwave Models. рования при входной мощности 6 дБм Как показано на рисунке 7, коэф- (31,9 дБм выходной мощности) потре- ПРОЕКТИРОВАНИЕ фициент усиления, выходная мощ- бление тока составляет 54 мА (предуси- ность и КПД постоянны во всей рабо- литель) + 227 мА (усилитель), что в сумме ДВУХКАСКАДНОГО УСИЛИТЕЛЯ чей полосе при увеличении входной даёт 281 мА (см. рис. 8). Таким образом, По завершении процесса синтеза мощности от 0 до 8 дБм при напря- требование к потреблению тока выпол- жении питания +12 В. Вид графиков няется. Отметим, что возможность рас- согласующих цепей выходного каскада величин определяется передаточной считать этот и другие параметры на ран- аналогичные процедуры были выпол- характеристикой полосового филь- них этапах проектирования позволяет нены для каскада предусилителя и меж- тра. При уровне входной мощности обойтись без создания прототипа. каскадного полосового пропускающего фильтра на сосредоточенных элементах. Импедансы каскадов оказались близки к 50 Ом только в середине частотного диа- пазона. С учётом того, что большинство конструкций работают в полосе порядка 10% и более, при составлении всех каска- дов в единый усилитель следовало ожи- СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 79

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 0,3 2,4 ГГц Нелинейная модель позволяет оце- 0,2556 А нить уровни мощности гармоник 2,2 ГГц Pwr=8 дБм (см. рис. 9). В данном случае в схе- 0,25 0,2417 А му выходного согласования были 2,4 ГГц внесены изменения, для того чтобы Pwr=8 дБм 0,2271 А компенсировать возвратные потери Pwr=6 дБм фильтра гармоник и уменьшить отно- 2,2 ГГц сительный уровень 4-й гармоники. 0,2 0,2191 А С учётом приведённых результатов моделирования, а также максималь- Pwr=6 дБм но допустимого уровня −25 дБм 2-й и 3-й гармоник и −80 дБм для осталь- Ток, А 0,15 Ток предусилителя, А ных гармоник были определены сле- Ток усилителя, А дующие параметры проектируемого 0,1 2,4 ГГц фильтра гармоник: 2,2 ГГц 0,06517 А ● в диапазоне 4,4…7,2 ГГц отражение 0,05 0,06438 А Pwr=8 дБм Pwr=8 дБм гармоник должно составлять: 0 2,4 ГГц − +13,5 дБм − (−30 дБм) ≈ 44 дБ; 1,8 2,2 ГГц 0,0538 А ● в диапазоне 8,8…9,6 ГГц: 0,05367 А Pwr=6 дБм − +30,5 дБм − 85 дБн − 11,1 дБм ≈ 66 дБ, Pwr=6 дБм ● для гармоник более высоких поряд- 2,2 2,4 2,6 2,8 ков: 2 Частота, ГГц − 55 дБ. В соответствии с этими требовани- Рис. 8. Потребление тока предусилительным и оконечным каскадами ями был создан комбинированный фильтр на основе сосредоточенных и 40 распределённых элементов [1]. Добавление созданного фильтра на 30 4,6 ГГц 6,9 ГГц 9,2 ГГц 11,5 ГГц 13,8 ГГц 16,1 ГГц выходе усилителя позволило умень- 11,92 дБм 2,816 дБм 6,801 дБм –14,95 дБм –7,646 дБм –14,14 дБм шить уровни гармоник до заданных 20 2,3 ГГц Fc=2,3 ГГц Fc=2,3 ГГц Fc=2,3 ГГц Fc=2,3 ГГц Fc = 2,3 ГГц Fc = 2,3 ГГц уровней. Возможность определения 31,81 дБм Pwr=6 дБм Pwr=6 дБм Pwr=6 дБм Pwr = 6 дБм Pwr = 6 дБм Pwr = 6 дБм параметров фильтра гармоник на этапе проектирования – это ключевой фактор Мощность, дБм 10 Fc=2,3 ГГц Суммарный ток, мА в получении успешного проекта за один Pwr=6 дБм проход, поскольку сам фильтр являет- ся неотъемлемой интегрированной 0 частью разрабатываемого передатчика. –10 –20 –30 –40 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Частота, ГГц Рис. 9. Моделирование уровней гармоник перед созданием фильтра Напряжение смещения стока и номиналы навесных компонентов для двух версий усилителя Компонент УМ 1,5 Вт УМ 6 Вт ВЕРСИЯ С ПОВЫШЕННОЙ Напряжение стока транзистора, В 12 32 МОЩНОСТЬЮ Катушка L33, нГн 15 8,7 С целью обеспечения большей гиб- Катушка L42, нГн 1,0 3,9 Конденсатор C2, пФ 0,6 0,3 кости и универсальности проекта дан- ный усилитель был оптимизирован для Коэффициент усиления, дБ 35 2,2 ГГц 2,4 ГГц 60 Мощность, дБм. КПД ,% работы при напряжении питания +12 В. 30 28,07 дБ 28,15 дБ 55 Это позволило увеличить его мощность 25 Pwr=10 дБм Pwr=10 дБм 50 с 1,5 до 6 Вт с минимальными измене- 20 45 ниями в значениях параметров компо- 15 2,2 ГГц 2,4 ГГц 40 нентов. Например, выходная мощность 10 48,6% 50,7% 35 может быть увеличена до 38 дБм путём Pwr=10 дБм Pwr=10 дБм 30 увеличения напряжения стока до +32 В 5 25 и простой замены навесных компонен- 0 2,2 ГГц 2,4 ГГц 20 тов на аналогичные, имеющие другие –5 38,1 дБм 38,16 дБ 2,8 номиналы, без замены печатной пла- 1,8 Pwr=10 дБм Pwr=10 дБм ты (см. табл.). Выходная мощность 2,6 Согласно рисунку 10, новая версия КПД усилителя обеспечивает выходную Усиление мощность 38 дБм при коэффициенте усиления 28 дБ и КПД 48%. Отметим, 2 2,2 2,4 что с повышением напряжения на сто- Частота, ГГц ке коэффициент усиления увеличился на 2,5 дБ. Это означает, что для поддер- Рис. 10. Выходная мощность и КПД после оптимизации для работы при напряжении питания +32 В жания более высокого уровня выход- 80 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ 30 25 Коэффициент усиления, дБ 20 15 10 5 0 Моделирование: усиление (Рвх=+8 дБм) –5 Измерения: усиление (Р =+8 дБм) вх Моделирование: усиление (Р =–10 дБм) –10 вх Измерения: усиление (Р =–10 дБм) вх –15 –20 1,8 2 2,2 2,4 2,6 2,8 Частота, ГГц Рис. 11. Изготовленная плата передатчика Рис. 12. Сравнение результатов моделирования и измерения для коэффициента усиления при двух с гибкими выводами уровнях мощности ной мощности не требуются дополни- 60 375 тельные усилительные каскады. Таким образом, разработав один проект, мож- 50 325 но получить два высокоэффективных усилителя мощности. Мощность, дБм. КПД ,% 40 275 Суммарный ток, мА Далее разработчик может оптими- 30 225 зировать параметры усилителя для соответствия требованиям конкрет- Измерения: Р , дБм ных применений. В этом значитель- вых ную поддержку ему окажут точные 20 175 модели компонентов, в том числе и Моделирование: Р , дБм нелинейных, и широкие возможно- вых сти пакета NI AWR Design Environment. Как было показано, достаточно про- Измерения: КПД, % сто перестроить созданную конструк- цию в область более высоких или низ- 10 Моделирование: КПД, % 125 ких мощностей или в другой частот- Измерения: ток при +12 В ный диапазон. Моделирование: ток при +12 В Хотя это выходит за рамки данной статьи, отметим, что спроектирован- 0 75 ный усилитель можно промоделиро- –10 –8 –6 –4 –2 0 2 4 6 8 10 вать в условиях модулированных сиг- Входная мощность, дБм налов при помощи инструмента Visual System Simulator™ (VSS), позволяющего Рис. 13. Зависимость выходной мощности, КПД и потребляемого тока от уровня входной мощности оценить такие параметры, как модуль вектора ошибок или помехоустойчи- ных конструкциях передатчика, их Результаты измерения S21 при уров- вость по смежным каналам. проектирование не требует серьёз- нях входной мощности −10 дБм и ных усилий и создаёт минимальные +8 дБм (см. рис. 12) показывают хоро- ИЗГОТОВЛЕНИЕ ПЕЧАТНОЙ риски получения нерабочей кон- шую согласованность между модели- струкции. При разработке нового рованием и измерением усиления в ПЛАТЫ И ПРОВЕДЕНИЕ передатчика Quasonix обычно про- диапазоне 2,2…2,4 ГГц. Более высокое ИЗМЕРЕНИЙ ектирует его целиком, опираясь на измеренное значение коэффициента надёжность моделирования и точ- усиления при −10 дБм на входе объ- Усилитель мощности, процесс про- ность используемых моделей, вме- ясняется чувствительностью усиле- ектирования которого был описан сто того чтобы создавать прототипы ния в режиме малого сигнала к значе- выше, – это только одна из частей его отдельных частей. Коэффициент нию тока смещения транзистора при платы передатчика, в состав кото- усиления в режиме большого сигнала работе на линейном участке, а также рой входят схемы смещения затво- был измерен для усилителя в составе тем, что модель рассчитана на рабо- ра, синтезатор частот, модулятор, платы передатчика при помощи гиб- ту при питании +32 В, а не +12 В. Рас- аттенюатор, преобразователи и ких выводов, подсоединённых напря- хождение между результатами симу- регуляторы питания, программиру- мую к его входу и выходу (см. рис. 11). ляции и измерений вне полосы про- емая логическая интегральная схема Транзистор оконечного каскада был пускания фильтра обусловлено более (ПЛИС) и другие компоненты. Одна- смещён так, чтобы ток стока состав- резким спадом АЧХ реального фильтра ко эти компоненты схожи в различ- лял 25 мА при напряжении питания по сравнению с данными файла S2P, 12 В, а транзистор предварительного загруженного для моделирования с каскада – чтобы ток стока был равен сайта Mini-Circuits. 30 мА для дополнительного усиления. Потери в гибких выводах были учте- Результаты моделирования и изме- ны при моделировании. рений при уровне входной мощности +8 дБм очень хорошо совпадают во всей СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 81

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ полосе пропускания фильтра, особенно тов и источников нелинейности на ния заказчика с минимальными изме- с учётом того, что модель транзистора параметры схемы. Как правило, пре- нениями. TGF2965-SM рассчитана на использо- доставляемых производителями зна- вание при напряжении питания +32 В. чений оптимальных импедансов ЛИТЕРАТУРА источника и нагрузки ZS и ZL доста- Дополнительно отметим, что зави- точно лишь для проектирования 1. Longshore T., Dunleavy L. Using High симость выходной мощности от вход- однокаскадных узкополосных уси- Accuracy Models to Achieve First Pass ной (см. рис. 13) показывает отлич- лителей. Точные нелинейные моде- Success- A Transmitter Case Study: Part 2, ную согласованность результатов ли транзисторов позволяют одно- Power Amplifier Design. High Frequency моделирования и измерений, вклю- временно оптимизировать значения Electronics, September 2017. чая компрессию усиления при высо- коэффициента усиления, выходной ких уровнях мощности. Потребление мощности и КПД в требуемой рабо- 2. Dunleavy L., Morales H., Suckling C., Tran K. тока при питании +12 В также хорошо чей полосе даже для многокаскадных Device and PA Circuit Level Validation of a согласуется в области малой входной усилителей. Такие модели могут зна- High Power GaN Model Library. Microwave мощности, однако расхождение уве- чительно снизить издержки проекти- Journal, Aug. 2016. личивается при повышении уровня рования во многом благодаря суще- входного сигнала. Измеренный КПД ственной экономии времени, необ- 3. Golio M., Cozzie J. Who Pays for Charac- превышает значение, полученное по ходимого для завершения проекта. terization?: The Final Dilemma for MESFET результатам моделирования в обла- В приведённом примере проект двух- Modeling. 48th ARFTG Conference Digest, сти малых и средних входных мощно- каскадного усилителя мощностью Fall 1996. стей, из-за увеличенных коэффициен- 1 Вт был получен с первой попытки и та усиления и, как следствие, выход- в короткий срок. Об успешности про- 4. Dunleavy L. Modeling-The Hot Potato In ной мощности. Приведённые данные екта свидетельствует хорошее согла- the RF & Microwave Industry. Microwave не учитывают потери в фильтре гар- сование результатов моделирования Product Digest, April 2002. моник. и измерений изготовленного устрой- ства. Представленный подход к про- 5. Cripps S. RF Power Amplifiers for ЗАКЛЮЧЕНИЕ ектированию усилителя мощности Wireless Communications. Artech House, позволяет перестраивать конструк- 1999. Точность моделирования СВЧ-схем цию устройства под новые требова- зависит от возможности учёта моде- 6. Giannini F., Leuzzi G. Nonlinear Microwave лью влияния паразитных компонен- Circuit Design. John WiIey & Sons, 2004. 7. Cripps S.C. A Theory for the Prediction of GaAs Load-pull Power Contours. IEEE MTT-S Int’l Microwave Symposium Digest, 1983, p. 221–223. ǸǩǬǷǼǹǵǴDZǯǬǯǸǹǵǾǴǯDZǯǶǯǹǧǴǯȆ Ǵǧ',1ǷǬǰDZǺ ‡ ǩȢȜȕȋȔȢȌȓȕȠȔȕȘșȏȏǩș ‡ ǷȇȎȓȌȗȖȌȗȌȋȔȌȐȖȇȔȌȒȏȔȇȓȌȔȣȟȌ ȞȌȓȚȇȔȇȒȕȊȕȉ ‡ ǩȢȜȕȋȔȢȌȔȇȖȗȦȍȌȔȏȦȕșȋȕǩ ‡ DZǶǫȋȕȋȒȦȘȌȗȏȏ'3& ‡ ǶȕȒȔȇȦȉȢȜȕȋȔȇȦȓȕȠȔȕȘșȣȕȈȌȘȖȌȞȏȉȇȌșȘȦ ȉȋȏȇȖȇȎȕȔȌȉȜȕȋȔȕȊȕȔȇȖȗȦȍȌȔȏȦ²ǩ ‡ ǶȕșȗȌȈȒȦȌȓȇȦȓȕȠȔȕȘșȣȉȗȌȍȏȓȌȜȕȒȕȘșȕȊȕ ȜȕȋȇǩșȘȌȗȏȏ'3&ȏ'3& ‡ ǸȉȌșȕȋȏȕȋȔȢȐȏȔȋȏȑȇșȕȗȉȑȒȥȞȌȔȏȦ ȉȢȜȕȋȔȕȊȕȔȇȖȗȦȍȌȔȏȦ ‡ ǶȕȒȔȢȐȑȕȓȖȒȌȑșȎȇȠȏș ‡ ǿȏȗȕȑȏȐȋȏȇȖȇȎȕȔȗȌȊȚȒȏȗȕȉȑȏ ȉȢȜȕȋȔȕȊȕȔȇȖȗȦȍȌȔȏȦ ‡ ǫȏȇȖȇȎȕȔȗȇȈȕȞȏȜșȌȓȖȌȗȇșȚȗ ȕș²ȋȕÜ& ǵǻǯǽǯǧDzȃǴȂǰǶǵǸǹǧǩȀǯDZǶǷǵǫǺDZǽǯǯ;332:(5 ǵǻǯǽǯǧDzȃǴȂǰǫǯǸǹǷǯǨȃȅǹǵǷ 82 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

Реклама

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ НОВОСТИ МИРА положения выводов компонентов. Кроме Новая микроголовка пробника InfiniiMax того, по мере роста скорости передачи компании Keysight представляет собой при- НОВАЯ МИКРОГОЛОВКА данных в таких приложениях, как память паиваемую головку сверхмалого размера, ПРОБНИКА INFINIIMAX DDR, обычные контактные площадки кон- предназначенную для использования с уси- КОМПАНИИ KEYSIGHT трольных точек начинают вести себя как лителями пробников InfiniiMax I/II и способную короткие фрагменты линии передачи, ста- подключаться к миниатюрным компонентам. Компания Keysight Technologies объявила новясь источниками электромагнитных по- Контактные проводники можно подключить о выпуске микроголовки пробника Keysight мех. В связи с этим пользователи активно к контрольным точкам, разнесённым на рас- MX0100A InfiniiMax – самой маленькой в от- интересуются решениями, учитывающими стояние до 7 мм. При использовании с 12 ГГц расли припаиваемой головки пробника для особенности монтажа высокой плотности усилителем пробника Keysight 1169B InfiniiMax II производительных осциллографов, оптими- современных электронных устройств и головка MX0100A обеспечивает полосу пропу- зированной для отладки современных вы- обеспечивающими измерения сигналов скания до 12 ГГц. Благодаря минимальной в сокоскоростных устройств. без помех. своём классе нагрузке на исследуемую схему (0,17 пФ, 50 кОм при дифференциальном под- Тенденция миниатюризации электрон- ключении) MX0100A снижает влияние проб- ных устройств приводит к уменьшению ника и обеспечивает максимальную целост- размера контактных площадок и шага рас- ность сигнала при измерении характеристик высокоскоростных шин. НАДЁЖНОСТЬ БЕЗОПАСНОСТЬ Новая микроголовка компании Keysight РЕАЛЬНОЕ ВРЕМЯ имеет вдвое меньший размер по сравнению с существующими припаиваемыми голов- Программно-аппаратные комплексы ками, предназначенными для компонентов с операционной системой с малым шагом выводов в условиях монта- реального времени жа высокой плотности. Это первая и един- ственная головка такого типа на современ- ОФИЦИАЛЬНЫЙ ПОСТАВЩИК ном рынке. Пресс-служба Keysight Technologies «ПРОСОФТ» И ЛЭТИ НА ФОРУМЕ «РАДЭЛ 2018» «ПРОСОФТ» и обособленное подразде- ление компания «ПРОЧИП» примут участие в Международном промышленном форуме «Радиоэлектроника. Приборостроение. Ав- томатизация 2018» и продемонстрируют ре- шения в области электронных компонентов, оборудования и устройств для систем ав- томатизации. Мероприятие пройдёт 18–20 сентября 2018 года в Санкт-Петербурге (КВЦ «ЭКС- ПОФОРУМ», павильон F). В деловую программу в рамках выставки «Автоматизация 2018» включён доклад на конференции «Промышленная автоматиза- ция и информационные технологии на пути к Индустрии 4.0» на тему модульного ПЛК отечественного производства и совместно- го учебно-научного центра «ПРОСОФТ» на базе ведущего петербургского вуза. Доклад ведущего инженера «ПРОСОФТ» Дмитрия Бакаева будет посвящён про- граммируемым логическим контроллерам Fastwel I/O, заслужившим доверие заказ- чиков в самых разных отраслях: на желез- нодорожном транспорте, в обслуживании инфраструктуры аэропортов, судостроении, химической, атомной, горно-обогатительной и газовой промышленности. Fastwel I/O – полностью российская разработка, ори- ентированная на отечественный рынок и учитывающая его специфику как по набо- 84 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ру поддерживаемых типов сигналов, так и тия рынка промышленного Интернета ве- Automation, ARM, ABB, Siemens AG, по стойкости к неблагоприятным факторам щей (IIoT). Honeywell, Dassault Systemes, Huawei, Zebra внешней среды. Technologies, IBM, Bosch и другие компании. Согласно последнему отчёту Market Выступление продолжит доклад за- Research Engine, объём глобального рын- Исследователи Zion Market Research также местителя декана факультета электро- ка IIoT к 2022 году превысит $176 млрд. полагают, что IIoT будет расти с показателем техники и автоматики по научной работе В течение следующих четырёх лет рынок CAGR чуть более 8% в течение ближайших пя- СПбГЭТУ «ЛЭТИ» к.т.н. Екатерины Фила- будет расти с совокупным годовым темпом ти лет, но, по их расчётам, к 2023 году он до- товой, посвящённый недавно модернизиро- роста (CAGR), превышающим 8%. стигнет $232,15 млрд. Zion оценил стоимость ванной лаборатории «Промышленные систе- IIoT в 2017 году в $145,81 млрд, что значитель- мы управления и автоматизации». Лабора- Основными факторами роста аналити- но превышает данные Market Research Engine. тория оснащена восемью индивидуальными ки считают разработку полупроводников исследовательскими комплексами на базе и электронных устройств, стандартизацию Число вендоров, стремящихся занять часть ПЛК Fastwel I/O. Современное российское IPv6, рост облачных вычислений и поддерж- рынка IIoT, продолжает расти, но некоторые оборудование предоставлено вузу компани- ку со стороны правительств. лидеры вышли из поля, говорится в другом ей «ПРОСОФТ» в рамках программы импор- исследовании. Согласно отчёту Forrester тозамещения и заменило устаревшие аппа- Сдерживающими факторами по- Research о программных платформах IIoT, ратные средства, использовавшиеся ранее. прежнему являются потребность в стан- C3 IoT, Microsoft, PTC, SAP и IBM являются В перспективе на базе лаборатории планиру- дартизации и нехватка квалифицирован- лидерами отрасли, при этом самое сильное ется создание совместного учебно-научного ной рабочей силы – в этом доклад вторит предложение делает C3 IoT, а IBM намного центра и организация курсов по повышению работам других исследователей. опережает других поставщиков по стратегии. квалификации и переподготовке специали- Amazon Web Services считается только претен- стов в области управления и автоматизации. В число ключевых участников глобаль- дентом на пространство IIoT, оставшись поза- ного сектора IIoT авторы отчёта включи- ди сильнейших игроков, таких как GE, Oracle и www.prosoft.ru ли General Electric, Cisco, Intel, Rockwell Siemens. Forrester поставила Cisco на послед- нее, 15-е место среди компаний по ассорти- ОБЪЁМ ГЛОБАЛЬНОГО РЫНКА менту и стратегии. Вендоры оценивались по 24 IIOT К 2022 ГОДУ ПРЕВЫСИТ критериям, включая аналитические возмож- $176 МЛРД ности, использование технологии цифровых двойников и производственную интеграцию. Сразу три исследовательские компании подготовили отчёты о перспективах разви- Новости Интернета вещей ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 85

ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ DDR SDRAM: особенности проектирования и обеспечения целостности сигнала Богдан Филипов ([email protected]) система будет работать некорректно и неэффективно. Проектирование электронных устройств с применением быстрых модулей оперативной памяти DDR SDRAM требует особого внимания Рассмотрим конкретный пример. Если к проблеме целостности сигнала. В статье рассказывается о современном инженер подключит передатчик к несо- инструменте моделирования для решения такого рода задач. гласованному приёмнику, находящему- ся на некотором расстоянии от него, то Сегодня практически вся современная микросхеме могут возникать различ- форма сигнала будет похожа на ту, что электроника оснащается модулями памя- ные помехи, обусловленные собствен- представлена на рисунке 1a: здесь отчёт- ти. Серверы, компьютеры, смартфоны, ным джиттером передатчиков и при- ливо видны «звон» на уровне 0,86 В и пара- игровые консоли, GPS-навигаторы и боль- ёмников, потерями в линиях передачи, зитные повышающие выбросы на уров- шинство других устройств спроектирова- шумами и наводками. Всё это приводит к не 1,75 В при сигнале 1,2 В. Всё это может ны на основе процессоров и ПЛИС. Такие появлению джиттера и искажению фор- привести к сбою в работе логики DDR4, устройства требуют наличия высокоско- мы цифрового интерфейсного сигнала. и если печатную плату спроектировать ростной памяти с большой пропускной с такой топологией, то со 100% вероят- способностью каналов или памяти с двой- В качестве шума можно рассматри- ностью возникнут ошибки в потоке дан- ной частотой передачи данных (DDR). вать любую нежелательную энергию, ных, что, в свою очередь, может привести С каждым новым поколением DDR SDRAM добавляемую к идеальному сигналу. к некорректной работе системы. (синхронной динамической памяти с Шум может быть вызван наводками от произвольным доступом и удвоенной ско- соседних линий, плохо спроектирован- Теоретически можно решить пробле- ростью передачи данных) увеличивается ным каналом передачи, несогласован- мы со «звоном» и выбросами, сократив скорость обмена данными, ёмкость, сни- ным импедансом и другими факторами, длину линии передачи, но, к сожалению, жается энергопотребление памяти. которые приводят к размыванию фрон- это редко работает на практике. Наибо- та импульсов. При отсутствии шума фак- лее эффективным способом является При проектировании печатных плат тический сигнал идентичен идеальному. согласование приёмника/передатчика устройств с DDR-памятью может возни- по импедансу, в результате чего уменьша- кать ряд сложностей, одной из которых Любое отклонение от идеальной фор- ется уровень шумов и форма сигнала ста- является проблема целостности сигналов. мы сигнала влияет на его целостность. новится значительно лучше (см. рис. 1б). В данной статье рассматриваются вопро- Отклонения по времени (джиттер) и В связи с этим возникает вопрос, какой сы обеспечения целостности сигналов в отклонения амплитуды/напряжения номинал согласования использовать и устройствах, использующих DDR-память. (шум) также влияют на производи- как его рассчитать, ведь даже неболь- тельность системы. Если не обеспе- шое изменение номинала может суще- ШУМЫ И ФАЗОВОЕ ДРОЖАНИЕ чить целостность сигналов, то систе- ственно повлиять на производитель- ма DDR будет использовать неверную ность системы. Единственный способ ЦИФРОВОГО СИГНАЛА ДАННЫХ информацию, что значительно увели- решить данную задачу – это симуляция, При приёме/передаче тактового сиг- чит интенсивность битовых ошибок в частности с помощью интерактивных BER (Bit Error Rate). В конечном итоге помощников настройки согласования, нала шины памяти от контроллера к используемых в HyperLynx®. аб ПРОБЛЕМЫ ТАЙМИНГА В DDRX Рис. 1. Топология, имеющая проблемы с качеством сигнала: а) до согласования; б) после согласования Поскольку параллельные шины, рабо- тающие на гигагерцовых частотах, 86 WWW.SOEL.RU такие как DDR3/DDR4, всё чаще и чаще используются при проектировании печатных плат, проблемы целостности сигнала стоят особо остро. DDR3 SDRAM, например, существенно отличается в плане скорости работы и показателей частоты от DDR2: максимальная такто- вая частота DDR2 составляет 800 МГц, а максимальная частота DDR3 – 1600 МГц. Благодаря снижению напряжения пита- ния ячеек создателям нового типа ОЗУ удалось снизить её энергопотребление на целых 15%, что, учитывая впечатля- ющие показатели DDR2, можно назвать настоящим прорывом. DDR3 использует СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018



ПРОЕКТИРОВАНИЕ И МОДЕЛИРОВАНИЕ ки в будущих проектах. Моделирование может выполняться до или после трасси- ровки, помогая определять требования к стэкапу печатной платы. Рис. 2. Моделирование с помощью интерактивного помощника HyperLynx DDR АНАЛИЗ РЕЗУЛЬТАТОВ сетевую Fly-by-топологию командной/ JEDEC утверждён список требований, МОДЕЛИРОВАНИЯ адресной/управляющей шины с внутри- которые должны соблюдаться при раз- Моделирование включает в себя ана- модульным (ODT) согласованием. В то работке качественных продуктов. Очень же время DDR3 создаёт новые пробле- важно, чтобы DDR SDRAM соответство- лиз целостности сигналов и синхрони- мы обеспечения целостности сигнала, вали этим требованиям для обеспечения зацию всей шины DDR. По завершении в частности связанные со схемами ODT, правильной работы и предотвращения процесса симуляции создаётся отчёт, более высокими скоростями передачи проблем с целостностью сигнала. Одна- который включает в себя данные о про- данных и временны′ ми искажениями. ко проведение всех необходимых изме- хождении (непрохождении) проверок в рений и расчётов зачастую сопряжено соответствии с информацией о конфигу- Несмотря на то что существуют кон- со многими трудностями. рации и данными, которые были введены троллеры, которые выполняют автома- в интерактивном помощнике. Результаты тическую калибровку чтения/записи, Иногда этих расчётов можно вообще можно отфильтровать и должным обра- оптимизируя временны′ е интервалы, избежать, строго следуя инструкциям по зом организовать для внимательного изу- разработчику необходимо обеспечить компоновке, предоставленным поставщи- чения тайминга и проблемы целостно- правильный тайминг. Временны′ е гра- ком контроллера, однако такие рекомен- сти сигнала в циклах чтения/записи дан- ницы в интерфейсах DDR3 настоль- дации не всегда могут быть выполнены ных в адресной и командной шинах или ко малы, что эмпирического подхо- из-за различных ограничений в конкрет- дифференциальных цепях. Все резуль- да к оптимизации уже недостаточно, ных проектах, а на то, чтобы убедиться, таты отчёта привязаны к соответствую- и для того чтобы гарантировать рабо- соответствует ли проект всем рекоменда- щим данным моделирования для быстро- ту интерфейса на высоких скоростях, циям и требованиям, часто уходит очень го доступа к средству просмотра графи- необходим подробный анализ схемы. много времени. В таких ситуациях необ- ческих осциллограмм сигналов. ходимо пользоваться инструментами для Такие сложные временны′ е соотношения быстрой проверки проекта перед запу- Данные моделирования в пакетном достаточно трудно проанализировать без ском его в производство. режиме, созданные мастером DDRx, помощи дополнительных инструментов. могут быть сохранены на диск, что Чтобы идентифицировать и устранить воз- С помощью HyperLynx® DDR (см. рис. 2) позволяет использовать осциллограф можные проблемы в целом или рассчитать можно смоделировать весь канал DDR за HyperLynx для одновременной симу- сложные временны′ е соотношения, инже- одну итерацию. Для этого необходимо ляции нескольких цепей и подробно- неры должны провести анализ причинно- лишь привязать соответствующие моде- го изучения проблем целостности сиг- следственных связей, что является слож- ли устройств, которые доступны на сай- налов в автономном режиме. ной и трудозатратной задачей. тах производителей. После этого вре- мя настройки симуляции займёт все- ЗАКЛЮЧЕНИЕ Подобные проблемы при проектиро- го 10 мин, что позволит в дальнейшем вании часто приводят к задержкам в пла- проводить моделирование без задержек. Память DDR SDRAM открывает новые нировании проектов и, как следствие, возможности в разработке электрон- значительно увеличивают время выхода Процесс настройки интуитивно прост, ных устройств. Как и в случае с дру- готового продукта на рынок. Передовые т.к. все параметры, необходимые для гими высокоскоростными интерфей- мощные инструменты моделирования настройки имитации, запрашиваются сами, применение памяти DDR имеет могут помочь инженерам быстро найти помощником в интерактивном режиме. ряд особенностей. Проблему целост- ошибки и исправить их, оптимизировав Пользователь просто вводит релевант- ности сигналов необходимо тщатель- сигналы до приемлемого уровня BER. ную информацию, такую как выбор IBIS- но изучать для того, чтобы избежать моделей для контроллеров и устройств лишних и дорогостоящих итераций АНАЛИЗ ЦЕЛОСТНОСТИ памяти, значения скорости передачи для при производстве изделий. Модели- СИГНАЛОВ DDR SDRAM- циклов чтения/записи, ODT и др. Все соз- рование – отличный способ решения данные конфигурации могут быть сохра- данной задачи, позволяющий учиты- СИСТЕМ нены для дальнейшего использования, вать эффекты на уровне платы, такие Комитетом инженерной стандарти- что позволит сократить время настрой- как изменения импеданса и задерж- ки по времени, обеспечивая всесто- зации полупроводниковой продукции ронний контроль над интерфейсом памяти. Мощные инструменты анали- за помогут добиться соответствия про- ектов рекомендациям JEDEC и получить уверенность в том, что конечный про- дукт будет работать с высокой произ- водительностью и надёжностью. HyperLynx DDR может использовать- ся совместно с несколькими САПР про- ектирования печатных плат, включая PADS® и Xpedition® 88 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ГАР АНТ ИЯ 5 лет + Выходная мощность 5 кВт + GSP 10 кВт, GSP 15 кВт – готовые модули + Выходное напряжение от 10 до 600 В с завода-изготовителя, состоящие из ведущего + Выходной ток от 8,5 до 500 А модуля и одного или двух ведомых + КПД до 92% на полной нагрузке + Управление: LAN, USB, RS-232/485 + Полный заводской контроль качества + Вес менее 7,5 кг, высота модуля 1U для 19’’ стойки и тестирование + Привлекательная цена ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР

ЧЕЛОВЕК И ЗАКОН Эпитафия и перспективы отечественного франчайзинга Вернисаж инноваций, франшиз и профилактика правового нигилизма Геннадий Фокин ([email protected]) туальных прав осуществляются в отно- шении произведений (науки, литера- Майские Всемирный форум и выставка по франчайзингу 2018 туры, искусства), программ для ЭВМ и оставили двоякое впечатление. С одной стороны, это очень нужные баз данных, которые являются объек- и своевременные мероприятия: отечественному рынку инноваций тами авторских и смежных прав, а так- необходимо развиваться в направлении конкурентных преимуществ. же в отношении технических решений С другой – ни один из экспонентов выставки не смог прокомментировать (изобретений, полезных моделей), суть своих франшиз: все продавали «репутацию», но не сообщали о сути селекционных достижений, которые и преимуществе своих инноваций. Деловая программа форума об этом являются объектами патентных прав, также умалчивала. и ноу-хау (секретов производства). Суть инновации – нововведения; условий на продукцию, паспортами и Чтобы в отношении ноу-хау (сведе- обычно – как следствие результатов формулярами изделий, регламентами ний о результатах интеллектуальной интеллектуальной и научно-техниче- гарантийного сервиса и утилизации. деятельности, используемых в режи- ской деятельности. Инновации нема- ме конфиденциальности информа- териальны, как и интеллектуальная Жизненный цикл серийной продук- ции и коммерческой тайны) призна- собственность – результаты интел- ции – завершающий этап эволюции валось исключительное право, сами лектуальной деятельности (РИД), в любой технологии. Серийная продук- результаты интеллектуальной деятель- отношении которых осуществляется ция интеллектуальной собственности, ности должны охраняться авторским правовая охрана. При этом интеллекту- как правило, уже не содержит, а если правом – патентное право не подхо- альная собственность – это коммерче- содержит или интеллектуальная соб- дит, т.к. при патентовании теряются ская суть инноваций как следствие кре- ственность является основой ценовой конфиденциальность информации и ативности и инструмент конкурентных практики реализации продукции, то коммерческая тайна, а до патентова- преимуществ. Суть франшизы – лицен- необходимы постоянные инновации ния технических решений, решений зия на секреты производства продук- с созданием новой интеллектуальной внешнего вида изделий и селекцион- ции с товарным знаком (репутацион- собственности – увы, интеллектуаль- ных достижений отсутствует их пра- ной составляющей) бизнес-практик ные активы, особенно в части патент- вовая охрана и не существует интел- лицензиара, при этом товарные знаки ного права, очень быстро «стареют» и лектуальных прав. интеллектуальной собственностью не теряют ценностные, ценовые преиму- являются и её не охраняют. щества (к любому изобретению легко Вместе с тем технологии, как слож- добавить незначительные изменения ные объекты гражданского оборо- Интерес к инновациям и франши- и заявить инновацию). та интеллектуальной собственности, зам вызван, прежде всего, интересами могут содержать объекты авторского, конкурентных преимуществ, добавлен- Современной экономике и бизнесу смежного, патентного прав и ноу-хау ной стоимости, роялти (лицензионных наиболее интересны именно иннова- в любой комплектации и конфигура- отчислений от прибыли лицензиата) ции как возможность создания новых ции. Соответственно, для формиро- и совершенствованием производства, продуктов и технологий для снижения вания и реализации исключительных потребительских качеств продукции. издержек производства или достиже- прав технологии должны оформлять- Однако этот интерес и бизнес-практи- ния иных конкурентных преимуществ ся стандартами на методы, процессы, ки повсеместно сопровождаются пра- (об этом свидетельствуют различные качество и технологическими регла- вовым нигилизмом в отношении граж- форумы), а разработчику продуктов ментами, методиками, а стандарты и данского оборота интеллектуальной (изделий, методик, технологий, прак- регламенты, методики должны призна- собственности. тик) интересны секреты производ- ваться объектами авторского права – ства (ноу-хау), исключительные права пока это редко практикуется, т.к. тре- Характерно, что продукция серийно- (монополия) и франшизы (лицензии бует затрат объективного признания го производства инноваций и добав- в порядке реализации коммерческой и паспортизации интеллектуальной ленной стоимости конкурентных концессии) – единственный способ собственности в режиме авторского преимуществ креативности, перспек- коммерциализации инноваций как права (однако позитивные практики тивности не содержит. Технологии её нематериального объекта. уже презентуются на площадке «Точ- производства и использования регла- ка кипения» Агентства стратегических ментируются имеющейся конструк- Исключительное право – имуще- инициатив). торской и эксплуатационной доку- ственное интеллектуальное право. При- ментацией, стандартами технических знание, подтверждение, реализация, Исходя из условий стабильности коммерциализация и защита интеллек- серийного производства, требова- 90 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЧЕЛОВЕК И ЗАКОН ний к интеллектуальной собствен- вопреемнику) исключительного пра- собственность и инновации», суть кото- ности и её гражданскому обороту, ва или предоставления ему лицензии рой – кооперация по защите инвести- научных, технологических и бизнес- на ноу-хау или технологию с выплатой ций в инновации путём объективного практик, инновации являются про- разового или многократного лицен- признания, паспортизации и профес- дуктом исследований, разработки и зионного вознаграждения или роял- сионального менеджмента интеллек- подготовки производства, кустарного ти (доли от прибыли, например от туальной собственности (ПМИС) как или опытного (именно там возника- совместного производства, реали- фундамента роста бизнеса и повыше- ют и следует искать инновации). При зации и сервисного сопровождения ния эффективности интеллектуальных этом покупателю (правопреемнику) продукции). активов (имущественного комплекса инноваций интересен не материаль- предприятий) в режиме технических ный продукт, а перспективная техно- Характерный пример позитивного решений и авторского права, техноло- логия для создания нового продукта опыта – шоу-рум инноваций Между- гий (сложных объектов гражданского или расширения «экосистемы» старо- народного центра научной и техниче- оборота интеллектуальной собствен- го. При этом сам материальный про- ской информации (МЦНТИ), задача- ности), коммерческой тайны (ноу-хау), дукт рассматривается им как промыш- ми которого являются презентация и франшиз (коммерческой концессии). ленный образец инновации для созда- продвижение на международные рын- Участникам программы оформляется ния технологии производства новых ки перспективных отечественных и сертификат их компетенций и прак- изделий. зарубежных технологий для создания тик международного и национально- новых продуктов, а целью – между- го консультационно-методического Чтобы коммерциализация иннова- народная кооперация по стимули- кластера МЦНТИ. ции состоялась, необходима её пре- рованию креативности исследова- зентация. Наиболее перспективным ний, разработок, проектирования и В концепции кластера – проведение способом демонстрации инноваций снижению издержек производства в публичных международных, нацио- является презентация ноу-хау (секре- части устранения технологических нальных, корпоративных мероприя- тов производства) по их косвенным недостатков. тий и экспертная, консультационная, признакам с приложением промыш- образовательная деятельность по стан- ленного образца продукта, создан- Правила шоу-рума инноваций дартам и практикам ПМИС. ного по новой технологии, и право- МЦНТИ включают требования при- подтверждающих документов неза- знания, подтверждения, соблюдения Среди указанных мероприятий сле- висимой от продавца и покупателя интеллектуальных прав от партнёров дует отметить практикумы по подго- стороны: спецификаций результа- (экспонентов шоу-рума) и оказания им товке рабочей документации для раз- тов интеллектуальной деятельности помощи по объективному признанию и работчиков и бизнеса с инновациями, и ноу-хау, авторского свидетельства, паспортизации интеллектуальной соб- интеллектуальной собственностью, сертификата признания интеллек- ственности, ноу-хау и франшиз, кото- франшизами – например, «Исключи- туальной собственности и ноу-хау, рые обезопасят заинтересованных лиц тельные права на результаты научно- паспорта интеллектуальной соб- от исков по поводу введения в заблуж- технической деятельности, подготовка ственности и франшизы, использу- дение о наличии, ценности иннова- спецификации РИД» на площадке «Точ- емых в Российской Федерации с 2007 ции и административных, налоговых, ка кипения» Агентства стратегических года. уголовных правонарушений граждан- инициатив. ского оборота интеллектуальной соб- Как правило, необходимые доку- ственности. Спецификация РИД – исходный менты оформляются по прави- документ стандартизованной формы с лам позитивно зарекомендовавшей Соответствующая помощь МЦНТИ описанием интеллектуальной деятель- себя системы сертификации интел- и профилактика рисков гражданско- ности и её результатов в виде произве- лектуальных активов СДС ОИС – го оборота интеллектуальной собствен- дения (науки, литературы, искусства), государственный регистрационный ности в составе инноваций и франшиз технического решения, программы № РОСС RU.Ж157.04АД00 (стандарт включает: для ЭВМ, базы данных, монографии, СТО.9003-10-2011 серии «Интеллекту- ● оценку соответствия РИД условиям диссертации, методики, сценария, альная собственность и инновации»). презентации, регламента, стандарта, На подходе прогрессивная систе- охраны авторским, смежным, патент- процесса, технологии, качества, ноу- ма сертификации интеллектуальной ным правом; хау, франшизы, предназначенный собственности и правоподтверждаю- ● объективное признание интеллекту- для объективного признания интел- щих документов – СДС «Националь- альных прав, интеллектуальных ак- лектуальных прав (статья 1226 ГК РФ) ный консорциум ПМИС» от компании тивов и ноу-хау; и оформления авторского свидетель- Nevsky IP Law. Главная её особенность ● паспортизацию интеллектуальной ства, отчёта об оценке соответствия состоит в том, что решающим являет- собственности, технологий, ноу-хау РИД условиям охраны авторским, ся экспертное мнение профессиональ- и франшиз; смежным и/или патентным правом, ного сообщества. ● оценку стоимости исключитель- сертификата признания интеллек- ных прав и ущерба от их наруше- туальной собственности и ноу-хау, Последующая коммерциализация ний, утраты; паспорта интеллектуальной собствен- ноу-хау (секретов производства) или ● юридическую проработку лицензи- ности, ноу-хау и франшизы, объекта технологии (методики, регламента, онной политики, франшиз и дого- нематериальных активов, договора об стандарта) осуществляется на усло- ворной практики. отчуждении исключительного права, виях договора коммерческой концес- Для этого шоу-рум инноваций лицензионного соглашения и судеб- сии с отчуждением покупателю (пра- МЦНТИ интегрирован с международ- ного иска, сертификата менеджмента ной программой «Интеллектуальная СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 91

ЧЕЛОВЕК И ЗАКОН качества интеллектуальной собствен- Заинтересованным лицам предостав- лектуальная собственность – XXI век: ности и т.д. При этом обсуждаются её ляется стандартизованная или адапти- управление рисками» форума Say Future назначение, содержание, оформле- рованная под их бизнес-задачи форма Security. ние, депонирование и совместно с спецификации РИД на произведение экспертами-аудиторами ПМИС осу- (науки, литературы, искусства), про- За круглым столом специалистов ществляется подготовка специфика- грамму для ЭВМ и программный ком- ПМИС будут представлены рекомен- ций РИД для решения необходимых плекс, базу данных (включая сайт или дации по следующим вопросам: бизнес-задач: признания, паспортиза- сетевой сервис), техническое решение, ● тренды интеллектуальных активов в ции и судебной защиты интеллекту- технологию, ноу-хау и рекомендации альной собственности; оценки стои- по её содержанию; методические мате- мировой инновационной экономике; мости имущественных интеллектуаль- риалы по реализации лицензионной ● техническое регулирование и ме- ных прав, имущественной ценности политики и договорной практике. нематериальных активов и привлече- неджмент интеллектуальных акти- ния инвестиций; страхования рисков Поиск инноваций в форме про- вов бизнеса; нарушения и утраты интеллектуаль- мышленных образцов и продукции ● коммерциализация интеллектуаль- ных прав; подготовки, реализации кустарного, опытного производ- ных прав и защита инвестиций; лицензионной политики и договор- ства целесообразно осуществлять на ● стратегия управления корпоративной ной практики; оформления ноу-хау выставках и презентациях стартапов. интеллектуальной собственностью. для паспортизации франшиз по дого- Учитывая отсутствие у них необхо- Один из вопросов общей дискуссии и вору коммерческой концессии; подго- димой компетентности в предмет- индивидуальных консультаций – стан- товки программы инновационного ной области, правоподтверждаю- дарт «Профессиональный менед- развития интеллектуальных активов щей документации и ограниченность жмент интеллектуальной собствен- бизнеса; профилактики и управления ресурсов, помощь разработчикам ности. Паспорт франшизы. Назначе- рисками гражданского оборота интел- инноваций целесообразно органи- ние, оформление, использование для лектуальной собственности (ГОИС); зовывать путём долевых инвести- обеспечения сделок коммерческой учёта, инвентаризации, оптимиза- ций или краудфандинга, вовлекая в концессии с оценкой имуществен- ции, использования, масштабирова- проект необходимых специалистов ной ценности и передачей секретов ния, приватизации нематериальных и заинтересованных лиц. производства (ноу-хау) правопреем- активов и т.д. нику-лицензиату в режиме коммерче- Обсуждение необходимых вопросов ской тайны. Методические указания», состоится за круглым столом «Интел- по которому предстоит жить отече- ственному бизнесу. Реклама ОФИЦИАЛЬНЫЙ ДИСТРИБЬЮТОР WWW.PROSOFT.RU 92 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

ЧЕЛОВЕК И ЗАКОН НОВОСТИ МИРА ных организаций уже внедрили эти технологии ется качество работы решения (36%). За- в ключевые бизнес-процессы и сервисы, ещё тем следуют окупаемость инвестиций (ROI, 94% РУКОВОДИТЕЛЕЙ УВЕРЕНЫ 46% готовят пилотные проекты с их исполь- 32%) и удовлетворённость клиентов (31%). В ПОЛЬЗЕ ИИ ДЛЯ БИЗНЕСА зованием. Также 59% руководителей увере- 14% компаний признают, что у них пока нет ны, что благодаря ИИ вырастет зарплата со- установленных показателей, позволяющих Microsoft представила результаты глобаль- трудников, а 56% связывают с ним повышение оценить успех развёрнутого решения. ного исследования «Интеллектуальная эко- уровня занятости в своей стране или отрасли. номика: трансформация индустрий и обще- Основными сдерживающими факторами ства под влиянием искусственного интеллек- Компании наиболее часто используют ИИ при внедрении подобных технологий явля- та» (Intelligent Economies: AI’s Transformation of для предиктивной аналитики, управления опе- ются финансовые риски (42%), сложности в Industries and Society), целью которого было рациями в режиме реального времени, об- развёртывании, если организация не имеет выявить отношение бизнеса к технологии ИИ. служивания клиентов и риск-менеджмента. необходимых ресурсов (36%), а также труд- Наиболее популярные сферы применения ности, связанные с обучением сотрудников В исследовании приняли участие более при этом различаются в зависимости от ин- (35%). Тем не менее компании предприни- 400 руководителей высшего звена из 8 стран: дустрии: респонденты из розничной торговли мают конкретные шаги для разрешения дан- Франции, Германии, Мексики, Польши, Южной чаще указывают обслуживание клиентов (31% ных проблем: 76% заявили, что подготов- Африки, Таиланда, Великобритании и США. по сравнению c 21% в среднем по всем инду- лены к рискам, связанным с ИИ, а 71% – Сферы деятельности их компаний включали стриям), а из финансового сектора – выяв- что уже разработали политику и правила финансовое обслуживание, здравоохранение и ление мошеннических действий (25% к 16%). по его внедрению и контролю. медико-биологическую отрасль, производство, розничную торговлю и государственный сектор. Респонденты уверены в позитивном вли- Исследование Microsoft ещё раз доказало, янии ИИ не только на развитие их бизнеса, что важнейшую роль в цифровой трансфор- Согласно результатам опроса, несмотря на но и на экономику в целом в течение бли- мации каждой компании играют руководи- существующие предубеждения, 94% руково- жайших 5 лет. Так, по их мнению, он будет тели, которые должны брать на себя ответ- дителей считают, что эти технологии важны способствовать экономическому развитию ственность за продвижение использования для решения стратегических задач их орга- (90%), повышению продуктивности (86%) и новых технологий и обучение сотрудников. низаций, причём 37% характеризуют их как инновационности (84%), а также созданию Внедрение подобных решений должно про- «очень важные». Топ-менеджеры уверены, что рабочих мест (69%) в их стране и индустрии. водиться системно и быть первоочередной ИИ в ближайшие годы улучшит многие сферы стратегической задачей всей организации. их бизнеса. В частности, он поможет при вне- В оценке успешности внедрений наиболее дрении инноваций (89%), привлечении и удер- частым критерием для руководителей явля- Пресс-центр компании Microsoft жании талантливых сотрудников (85%), а так- же в развитии продуктов (84%). 27% опрошен- МОСКВА САНКТ-ПЕТЕРБУРГ ЕКАТЕРИНБУРГ Реклама (495) 234-0636 (812) 448-0444 (343) 356-5111 [email protected] [email protected] [email protected] СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 93

СОБЫТИЯ RADEL и Productronica: достижения мира электроники Валентин Лебедев (Санкт-Петербург) дукции, так и для проведения деловых мероприятий на самом высоком уровне. Выставка «Радиоэлектроника и приборостроение», которая уже сво1в8м-йесртанзопсромхеожддиутнварСоадннкотй-Пвеытесртабвуорчген,овйпкеормвыпаенвиеРйосMсeиsиsпeрMоu.в.nоcдhиeтnся Ещё одним значимым нововведени- GmbH – организатором крупнейшей мировой выставки электроники, ем является то, что впервые в России оборудования, компонентов и технологий производства электроники RADEL проводится совместно с меж- Productronica. дународной выставочной компанией Messe Munchen GmbH – организато- Международная выставка RADEL – вместе передовые профессиональ- ром крупнейшей мировой выставки специализированная выставка, в рам- ные группы российских и междуна- электроники, оборудования, компо- ках которой демонстрируются самые родных участников. нентов и технологий производства современные достижения отечествен- электроники Productronica. Пар- ных и зарубежных производителей В 2018 году выставка проводится в тнёрство с компанией предусматри- электронных компонентов широко- соответствии с новыми стандартами вает ряд мероприятий, позволяю- го использования, а также эксклю- организации выставочных мероприя- щих выставке выйти на качественно зивных товаров. Развитие отрасли тий в области электроники, позволяю- новый уровень. Благодаря исполь- радиоэлектроники и приборостро- щими привлечь большее число профес- зованию ресурсов глобальной сети ения трудно представить без тес- сионалов – участников и посетителей. Messe Munchen, имеющей более 70 ного взаимодействия российских и зарубежных представительств и зарубежных предприятий, инвесто- В этом году выставка радиоэлектрони- сети филиалов в Европе, Азии, Афри- ров и разработчиков. Все необхо- ки и приборостроения впервые прой- ке и Южной Америке, информация димые условия для их плодотворно- дёт в «Экспофоруме». Новейший кон- о выставке будет распространена во го сотрудничества создаёт выставка грессно-выставочный центр в Санкт- многих странах мира. Это значитель- RADEL, являясь базой, собирающей Петербурге имеет универсальный но расширяет географический состав функционал и обладает удобной инфра- участников и посетителей выставки, структурой как для демонстрации про- в том числе иностранных. Экспонен- 94 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018

СОБЫТИЯ тами выставки станут ведущие между- В семинаре компании AWR Corporation Keysight Technologies, Rohde & Schwarz, народные компании и специалисты, (National Instruments) освещается тема, Tecoo Electronics Co., Ltd., NeoDen, заинтересованные в современных вызывающая большой интерес среди MORNSUN. Среди основных направ- технологиях и разработках россий- профессионалов отрасли, – «Послед- лений, широко представленных участ- ского рынка радиоэлектроники. ние тенденции и передовые техноло- никами, следует отметить пассивные гии проектирования и моделирова- компоненты, полупроводники, встро- Впервые в России на выставке RADEL ния РЧ/СВЧ-устройств». В презентации енные системы, датчики, исполнитель- выступит гуру в области печатных будут представлены последние разра- ные устройства, печатные платы, раз- плат – всемирно известный доктор Хаяо ботки и достижения в области инстру- личные CAD и Solidworks-программы, Накахара, который более 25 лет зани- ментов проектирования и моделирова- сенсорные технологии, микро- и нано- мается консалтинговой работой во всех ния высокочастотных систем, положен- системы, светодиодные технологии сферах бизнеса печатных плат. В своём ные в основу новейшей версии САПР NI LED/SSL, робототехнику, контрактное выступлении он проведёт обзор миро- AWR Design Environment V14. Презен- производство. вого рынка печатных плат, расскажет о тацию проведёт Табиш Хан, директор прогнозах развития. Его выступление по продажам компании AWR, National Таким образом, участникам и посе- будет также посвящено таким темам, Instruments. тителям выставки предоставляется как «Ведущие производители печатных возможность познакомиться с послед- плат» и «Самые передовые технологии: Компания НТЦ «Модуль» подготови- ними достижениями и тенденциями полуаддитивный процесс изготовления ла материалы на тему «Глубокие ней- производства, новейшими разработ- печатных плат. ANYLAYER – техноло- ронные сети на основе новинок микро- ками в области радиоэлектроники и гия создания внутренних межслойных электронных компонентов разработ- приборостроения, принять участие в переходных отверстий между любыми ки НТЦ „Модуль“». актуальной деловой программе, бла- слоями. Автомобильные печатные пла- годаря широкой географии участни- ты, 5G-требования» и др. Завод «Элекон» подготовил семинар ков наладить коммуникацию с боль- «Применение электрических соеди- шим количеством ведущих компаний Компания «Протон» в рамках своего нителей и кабельной продукции рос- России, ближнего и дальнего зарубе- семинара осветит перспективные раз- сийского производства в объектах жья, а также получить уникальную работки полупроводниковых светоиз- РЭА: перспективы сотрудничества и базу контактов, поскольку целевой лучающих диодов и индикаторов для развития». аудиторией выставки являются руко- систем, комплексов и образцов специ- водители, инженеры, проектировщи- альной техники, расскажет о новых В этом году в состав участников вхо- ки, испытатели, программисты и дру- оптоэлектронных реле и оптопарах дит множество компаний из России, гие представители отраслей, прини- для высоконадёжной техники, а так- США, Финляндии, Китая, Англии, Гер- мающие решения. же коснётся вопросов их применения. мании, в частности AWR Corporation, National Instruments, Nordson EFD, СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018 WWW.SOEL.RU 95

КОМПЕТЕНТНОЕ МНЕНИЕ Вопросы терминологии и классификация инверторов Часть 2 Евгений Силкин ([email protected]) нялся в зарубежной литературе [7], но даже там ситуация изменилась. А в оте- Важнейшим классификационным признаком для инверторов, чественных источниках (кроме выше- безусловно, следует считать характер электромагнитных процессов приведённого [2]), в том числе в посо- в силовой части (фактически – принцип действия). Инверторы разделяют бии для вузов [8], читаем: по своим свой- на три класса: инверторы напряжения, инверторы тока и согласованные ствам АИР (автономные резонансные инверторы. Резонансные инверторы являются частным случаем в классе инверторы) «в зависимости от соот- согласованных инверторов. ношения параметров и схемы могут быть близки либо к инверторам тока, В первой части статьи [1] приводи- к источникам на русском языке следу- либо к инверторам напряжения. В пер- лись, в том числе, примеры и анализ ет уже предъявить претензии. «Гармо- вом случае источник питания облада- неудачной терминологии, применяе- низация» не должна быть источником ет высоким сопротивлением для пере- мых определений и понятий в области ошибок (противоречить действующим менной составляющей входного тока энергетической электроники, в част- стандартам и известным представлени- (источник тока), а во втором – малым ности из упомянутых в этом материа- ям) или являться средством получения сопротивлением (источник напряже- ле статей International Electrotechnical из этого только «дохода» (последнее, ния)»; «АИР с питанием от источников Vocabulary (IEV) и русскоязычной вер- однако, тема иной статьи). тока называются инверторами с закры- сии Международного электротехниче- тым входом, а питающиеся от источ- ского словаря (МЭС), где, кроме проче- Что же касается рассматриваемой ников напряжения – с открытым вхо- го, отмечаются неточности переводов темы – инверторной преобразователь- дом»; «резонансным инверторам свой- и интерпретации некоторых терминов ной техники, то в настоящее время в РФ ственен недостаток, заключающийся в и определений либо даже, в отдельных в этой области по итогам «гармониза- том, что напряжения на элементах схе- случаях, и элементарная непримени- ции», можно утверждать, в некоторых мы могут в несколько раз превышать мость их к реальным вещам. вопросах наблюдается «возврат» к пред- напряжение питания»; одним из спосо- ставлениям 2-й половины 60-х – нача- бов «ограничения напряжения на эле- Конечно, и к другим (даже многим ла 70-х годов прошлого века [2]: «По ментах АИР является включение обрат- не рассмотренным, в том числе, в [1]) характеру протекающих в схеме элек- ных или встречных диодов». При этом понятиям из МЭС (и IEV, соответствен- тромагнитных процессов автономные следует указать, что степень «близости но, также) имеются вопросы. Стандарт инверторы подразделяются на инвер- АИР» к инверторам тока и напряже- не должен быть сборником отличаю- торы тока и инверторы напряжения». ния (как и сама «близость» [8]) не име- щихся высказываний, которые кем- Такая же классификация приводит- ет никакого отношения к тому, «обла- то (и когда-то) были использованы. ся и, например, в книге [3], являющей- дает» ли резонансный инвертор «закры- Советские нормативные документы, в ся переводом с английского, а также, с тым» или «открытым» входом (по какой частности, этого не допускали (напри- большой долей вероятности, в упомя- схеме реализуется), и тем более к тому, мер, в них можно было найти разумное нутых выше ([1]) источниках [4, 5] на от какого источника (напряжения или ограничение: «Применение терминов- русском языке. Есть и другие приме- тока) он питается и даже какое сопро- синонимов стандартизованного терми- ры. Конечно, можно принять (с целью тивление «для переменной составля- на запрещается» (ГОСТ 17703-72 или «гармонизации» с зарубежными пред- ющей входного тока» такой источник ГОСТ 23414-84)). Но если к материалам ставлениями, сегодня у нас активно питания имеет (всё это совершенно IEV целесообразны лишь замечания, то внедряемой, и не выделять, например, разные и не связанные с темой вопро- резонансные, точнее, согласованные сы, которые никак не допускают подоб- L VD1 VD2 C инверторы в самостоятельный класс) ной путаницы). D o то, что было на ранних этапах раз- вития преобразовательной техники, В сети Интернет опубликованы лек- + L в частности в 70-х годах ХХ века [6]: ции кафедры «Радиоэлектроника» ДГТУ n «Чёткую границу между инверторами (Ростов-на-Дону, лекция № 5, автор тока и резонансными инверторами Н.В. Руденко) [9], в которых приводит- E провести трудно», поэтому «в литера- ся классификация инверторов в зави- туре резонансные инверторы иногда симости от «способа управления или – не выделяют в отдельный класс схем, коммутации переключающими устрой- R рассматривая их как частный случай ствами». Согласно этим лекциям, «раз- инверторов тока», работающих с «пре- личают два основных класса инверто- n рывистыми входными токами». Такой ров: инверторы с самовозбуждением, подход, заметим, долгое время сохра- или автономные инверторы, и инвер- Рис. 1. Одноключевой согласованный инвертор с закрытым входом и резонансной коммутацией 96 WWW.SOEL.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА ◆ № 7 2018