Электронные часы схема: С51 (YSZ-4) Электронные часы-конструктор на микроконтроллере

С51 (YSZ-4) Электронные часы-конструктор на микроконтроллере

Данные часы уже несколько раз обозревались, но я надеюсь, что мой обзор будет тоже Вам интересным. Добавил описание работы и инструкцию.

Конструктор покупался на ebay.com за 1.38 фунтов (0.99+0.39 доставка), что эквивалентно 2.16$. На момент покупки это самая низкая цена из всех предложенных.

Доставка заняла около 3х недель, набор пришел в обычном полиэтиленовом пакетике, который в свою очередь был упакован в небольшой «пупырчатый» пакет. На выводах индикатора был небольшой кусочек пенопласта, остальные детали были без какой либо защиты.

Из документации только небольшой листочек формата А5 со списком радиодеталей с одной стороны и принципиальной электрической схемой с другой.

1. Принципиальная электрическая схема, используемые детали и принцип работы

Основой или «сердцем» часов является 8-ми разрядный КМОП микроконтроллер AT89C2051-24PU оснащенный Flash программируемым и стираемым ПЗУ объемом 2кб.
Узел тактового генератора собран по схеме (рис.1) и состоит из кварцевого резонатора Y1 двух конденсаторов C2 и С3, которые образуют вместе параллельный колебательный контур.

Изменением емкости конденсаторов можно в небольших пределах изменять частоту тактового генератора и соответственно точность хода часов. На рисунке 2 показан вариант схемы тактового генератора с возможностью регулировки погрешности часов.

Узел начального сброса служит для установки внутренних регистров микроконтроллера в начальное состояние. Он служит для подачи после подключения питания на 1 вывод МК единичного импульса длительностью не менее 1 мкс (12 периодов тактовой частоты).
Состоит из RC цепочки, образуемой резистором R1 и конденсатором C1.

Схема ввода состоит из кнопок S1 и S2. Программно сделано так, что при одиночном нажатии любой из кнопок в динамике раздается одиночный сигнал, а при удержании двойной.

Модуль индикации собран на четырехразрядном семисегментном индикаторе с общим катодом DS1 и резистивной сборке PR1.

Резистивная сборка представляет собой набор резисторов в одном корпусе:

Звуковая часть схемы представляет собой схему собранную на резисторе R2 10кОм, pnp транзисторе Q1 SS8550(выполняющего роль усилителя) и пьезоэлемента LS1.

Питание подается через разъем J1 с подключенным параллельно сглаживающим конденсатором C4. Диапазон питающих напряжений от 3 до 6В.

2. Сборка конструктора

Сборка трудностей не вызвала, на плате подписано, куда какие детали паять.

Много картинок — сборка конструктора спрятана под спойлером

3. Установка текущего времени, будильников и ежечасового сигнала.

После включения питания дисплей находится в режиме («ЧАСЫ: МИНУТЫ») и отображает время по умолчанию 12:59. Ежечасный звуковой сигнал включен. Оба будильника включены. Первый установлен на время срабатывания 13:01, а второй – 13:02.

При каждом кратковременном нажатии на кнопку S2 дисплей будет переключаться между режимами («ЧАСЫ: МИНУТЫ») и («МИНУТЫ: СЕКУНДЫ»).
При длительном нажатии кнопки S1 происходит вход в меню настроек, состоящее из 9 подменю, обозначенных буквами A, B, C, D, E, F, G, H, I. Подменю переключаются кнопкой S1, значения изменяются кнопкой S2. После подменю I следует выход из меню настроек.

А: Установка показаний часов текущего времени
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю B.

B: Установка показаний минут текущего времени
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для перехода в подменю С.

C: Включение ежечасного звукового сигнала

По умолчанию включено (ON) – каждый час с 8:00 до 20:00 подается звуковой сигнал. При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в подменю D.

D: Включение\выключение первого будильника
По умолчанию будильник включен (ON). При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в следующее подменю. Если будильник выключен, то подменю E и F пропускаются.

E: Установка показаний часов первого будильника
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю F.

F: Установка показаний минут первого будильника
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для перехода в подменю С.

G: Включение\выключение второго будильника
По умолчанию будильник включен (ON). При нажатии кнопки S2 значение изменяется между ON (Вкл.) и OFF (Выкл.). После установки значения необходимо нажать S1 для перехода в следующее подменю. Если будильник выключен, то подменю H и I пропускаются и происходит выход из меню настроек.

H: Установка показаний часов второго будильника
При нажатии кнопки S2 значение часов изменяется от 0 до 23. После установки часов необходимо нажать S1 для перехода в подменю I.

I: Установка показаний минут второго будильника
При нажатии кнопки S2 значение минут изменяется от 0 до 59. После установки минут необходимо нажать S1 для выхода из меню настроек.

Коррекция секунд
В режиме («МИНУТЫ: СЕКУНДЫ») необходимо удержать кнопку S2 для обнуления секунд. Далее коротким нажатием на кнопку S2 запустить отсчет секунд.

4. Общие впечатления от часов.

Плюсы:
+ Низкая цена
+ Легкая сборка, минимум деталей
+ Удовольствие от самостоятельной сборки
+ Достаточно низкая погрешность (у меня за сутки отстали на несколько секунд)

Минусы:
— После отключения питания не держит время
— Отсутствие какой либо документации, кроме схемы (данная статья частично решила этот минус)
— Прошивка в микроконтроллере защищена от считывания

5. Дополнительно:

1) На безграничных просторах интернета нашел инструкцию к этим часам на английском языке и перевел ее на русский. Скачать ее можно здесь

2) Проблему аварийного питания при отключении электроэнергии можно решить при помощи батарейки на 3В и двух диодов:

БОЛЬШИЕ УЛИЧНЫЕ ЭЛЕКТРОННЫЕ ЧАСЫ

   Предлагаю схему больших уличных часов. В архиве схема дисплея, прошивка, печатная плата. Основной дисплей подключён с блоком управления, проводом длиной 18 метров.

   В качестве резервного питания применил пальчиковые аккумуляторы, зарядное устройство собрано по простой схеме. 

   На дисплей подаётся 16 вольт, можно меньше 10 вольт. Лень было менять сопротивления в сегментных цепях, при напряжении 16 вольт сопротивления большого светодиодного дисплея 100 ом, дублируещего LED индикатора — 510 ом.

   Принципиальная схема, клик для увеличения:

   Двоеточие подключено к 5вольт через сопротивление 240 ом. На входе LM317 с микросхемы 16 вольт подаётся на 7805. Вентилятор охлаждает LM317, так как без вентилятора немного греется микросхема. Вентилятор запускает простейшее термореле. 

   В качестве ключей в сегментах — микросхема ULN2803. В анодных цепях транзисторы 2N551. Можно любые npn транзисторы подходящие по току. В транзисторных ключах подбирается сопротивления (R2) в цепи коллектор-база, под оптимальную яркость часов.

Описание работы электронных часов.

   1. Функции часов.

1.1 Часы. Формат отображения времени 24-х часовый. Цифровая коррекция точности хода.
1.2 Термометр. Измерение температуры в диапазоне -55,0 оС ÷ 125,0 оС.
1.3 Поочередный вывод информации на индикатор.
1.4 Контроль основного источника питания.
1.5 Использование энергонезависимой памяти микроконтроллера для сохранения настроек и установок при отключении питания.
1.6 Три кнопки для установки и настройки: PLUS, MINUS, SET.

   2. Работа устройства.

   При первом включении на дисплее рекламная заставка в течении 1 сек. Потом отображение времени. Нажатие на SET_TIME переводит индикатор по кругу из основного режима часов (отображение текущего времени):

– режим отображения минут и секунд. Если в этом режиме одновременно нажать на кнопку

PLUS и MINUS, то произойдет обнуление секунд.
– установка минут текущего времени.
– установка часов текущего времени.
– величина ежесуточной коррекции точности хода часов. Символ c и значение коррекции. Пределы установки -25÷25 сек. Выбранная величина будет ежесуточно в 0 часов 0 минут и 30 секунд прибавлена/вычтена из текущего времени.
– символ t. Настройка продолжительности отображения часов.
– символ o. установка времени индикации температуры с внутреннего датчика.
– символ P. установка времени индикации рекламной заставки.
   Пределы установки для времени отображения 0÷60 сек. Если установлен 0, данный параметр на индикатор не выводится. Если все параметры установить в 0 – на индикаторе будут часы.

   3. Настройка часов.

3.1 Во всех режимах удержанием кнопок

PLUS/MINUS производится ускоренная установка.
3.2 Если производились изменения настроек, через 10 секунд от последнего изменения новые значения запишутся в энергонезависимую память (EEPROM) и будут считаны оттуда при повторном включении питания. Индикатор перейдет в основной режим времени.
3.3 Новые настройки вступают в силу по ходу установки.

   4. Контроль питания схемы.

   Микроконтроллер отслеживает наличие основного питания. При его отключении питание прибора осуществляется от внутреннего источника. 

   Для уменьшения тока потребления отключаются индикатор, датчики и кнопки. Часы продолжают отсчитывать время. При появлении питания от основного источника все функции восстанавливаются. Автор схемы: Александр.

Большие светодиодные часы-календарь на микроконтроллере ATMega8 — Меандр — занимательная электроника

Однажды пришло неудержимое желание собрать большие часы на светодиодах. Как известно, схем часов на микроконтроллерах по интернету довольно много. Наиболее подходящий вариант для меня был вот этот.
Поскольку здесь было несколько непонятных для меня нюансов, то они стимулировали меня несколько переделать схему и написать собственную программу для микроконтроллера. Хотя, в итоге, проект по ссылке оказался тоже рабочим и довольно интересным. Но поскольку я уже начал писать собственную программу для микроконтроллера, то возвращаться к предыдущему варианту не стал.

В основе  часов находится микроконтроллер ATMega8 и  микросхема — DS1307.  Таким образом принципиальная схема получилась достаточно простой (Рис.1).

Рис.1. Принципиальная схема часов на микроконтроллере ATMega8

Микросхема DS1307 – представляет собой экономичные часы реального времени с последовательным интерфейсом. DS1307 содержит часы-календарь с представлением информации в двоично-десятичном коде и 56 байт энергонезависимого статического ОЗУ. Адрес и данные передаются по двунаправленной двухпроводной последовательной шине. Информация о реальном времени и календаре представляется в секундах минутах, часах, дне, дате, месяце и годе. Если текущий месяц содержит менее 31 дня, то микросхема автоматически определит количество дней в месяце с учетом высокосности текущего года. Часы работают или в 24-часовом или 12-часовом формате с индикатором AM/PM (до полудня/ после полудня). DS1307 содержит встроенную схему контроля уровня основного источника питания и при его недопустимом значении автоматически переключается к резервной батареи Bat1.
Написание программы для микроконтроллера ATmega8 и его сопряжение с DS1307 не составило особого труда.

Больше всего пришлось повозится над созданием светодиодного табло с большими цифрами и его коммутацией с источником питания, напряжением больше чем питание микроконтроллера. Как известно микроконтроллер ATmega8 питается от 5В, а для моего светодиодного табло необходимое напряжение около 14В.

Светодиоды соединены по такой схеме:

Рис.2. Светодиодный индикатор

В одном сегменте индикатора 6 светодиодов, рассчитанных на 3В каждый. Как видим из Рис.2 все сегменты соединены между собой катодами (индикатор с общим катодом).

Каждый сегмент индикатора коммутируется с «+» источника питания через транзисторные драйвера выполненные на транзисторах BC547 (см.Рис.1, VT1,VT2). Таких драйверов 7 (на каждый сегмент). С другой стороны, для коммутации индикаторов (подключения общих катодов индикаторов к «-» источника питания) используется микросхема ULN2003A. Это 7-канальный коммутатор мощных нагрузок на основе транзисторов Дарлингтона (составных) с открытым коллектором.

Светодиоды вставлены в трехслойную фанеру, окрашенную в черный цвет. Корпус, как видим из ДСП. Поскольку красного светофильтра не нашел, то табло закрыл обычным стеклом.

Вот так получилось:

Рис.3. Часы с большим светодиодным дисплеем на микроконтроллере ATmega8

Рабочий режим:

Рис.4. Часы с большим светодиодным дисплеем на микроконтроллере ATmega8

Рис.5. Часы с большим светодиодным дисплеем на микроконтроллере ATmega8Рис.6. Часы с большим светодиодным дисплеем на микроконтроллере ATmega8

Часы и календарь отображаются на табло поочередно.

Видео работы и настройки часов-календаря:

Да, чуть не забыл, в начале каждого часа подается короткий сигнал через buzer со встроенным генератором (см. Рис.1).

Файлы к проекту:

[hidepost]Прошивка, Исходник[/hidepost]

Fuse-биты при программировании выставляем так:

Простые цифровые часы

с использованием микросхемы LM8650

Цифровые часы, описанные здесь, представляют собой схему, которую большинство любителей электроники хотели бы создать.
Возможно, вы слышали о цифровых часах, сделанных из микросхем тактовых сигналов, таких как популярные LM8361, MM5387 и т. Д., Но эти микросхемы сегодня могут быть довольно устаревшими и / или сложными в сборке.

Работа схемы

Настоящая конструкция намного проще и не меньше, чем их вышеупомянутые аналоги с точки зрения функций и характеристик.Кроме того, в этой схеме цифровых часов есть одно дополнительное преимущество — это модель дуплексного светодиодного дисплея, которая помогает уменьшить количество соединений и ссылок через IC1 (LM8560) и светодиодный дисплей, что позволяет упростить конфигурацию.

Теперь давайте узнаем, как работает предлагаемая схема цифровых часов:

Как видно из данной схемы, сердцем схемы является микросхема IC1 (LM8560),
, которой назначены следующие выходные клеммы:

1 .Выход для управления дисплеем. Дуплексные номера моделей (контакты 1-14)
2. Выход для генерации сигнала тревоги на контакте 16.
3. Вариант выхода, который может использоваться для управления внешними электрическими приборами с помощью встроенного автоматического таймер.

Части R1, C1 включены в схему, чтобы облегчить подачу тактовой частоты 50 Гц на вывод 25 ИС.

Диоды D1, D2 позиционируются как выпрямители, чтобы функционировать как генераторы сигналов на катоде номера дисплея для генерации попеременной работы подсветки дисплея по отношению к входу IC1.

Сигнал тревоги от контакта 16 IC1 соединяется с потенциометром P1 (Volume) и далее интегрируется с контактом 3 IC2 (LM386), который формирует каскад усилителя для управления громкоговорителем во время активации тревоги.

P1 включен для обеспечения возможности точной настройки громкости сигнала тревоги. Кроме того, сигнал от вывода «спящего» режима с вывода 17 может использоваться для управления любой другой желаемой схемой запуска.

Как установить время в цифровых часах

1.S6 используется для установки часов.
2. S4 используется для установки минут.

Для установки времени будильника могут использоваться следующие переключатели:

1. S3 для удержания времени
2. S5 для установки часов для будильника.
3. S4 для установки минут для будильника.

По истечении указанного выше лимита времени через S4 / S5 может начать звучать сигнал тревоги, который может быть остановлен нажатием переключателя S2 или фактически любого другого переключателя из указанных.

Следующие переключатели могут использоваться для управления внешним устройством с помощью триггеров часов.

1. Первоначально вам нужно будет держать переключатель S6 нажатым
2. Затем нажмите S4, чтобы установить минуты.
3. Нажмите переключатель S5, чтобы установить часы.

Выходной сигнал для описанного выше управления включением / выключением приборов может быть получен от контакта 17 ИС.

Использование будильника замедления времени для повтора сигнала будильника.

Чтобы использовать эту функцию, если мы хотим повторить сигнал тревоги или продлить его еще на девять минут, вы можете нажать переключатель S7.

Принципиальная схема

О компании Swagatam

Я инженер-электронщик (dipIETE), любитель, изобретатель, разработчик схем / печатных плат, производитель.Я также являюсь основателем веб-сайта: https://www.homemade-circuits.com/, где я люблю делиться своими инновационными идеями и руководствами по схемам.
Если у вас есть какие-либо вопросы, связанные со схемой, вы можете взаимодействовать с ними через комментарии, я буду очень рад помочь!

Электронные схемы и схемы, контрактные производители, производители печатных плат и поставщики услуг по сборке, производители полупроводников

555 Учебное пособие по таймеру — подробное руководство по таймеру 555 (история, временные и логические схемы, руководство по замене).

Боудена Hobby Circuits — Коллекция электронных схем для любитель или студент, ссылки на связанные сайты, коммерческие комплекты и проекты, группы новостей и образовательные области.

Здание Гаджеты — Коллекция проектов электроники, схем, таблицы данных и полезные статьи от авторов «Проекты электроники для чайников».

Баттерворт Фильтр низких частот — конструкция LP Баттерворта 5-го порядка фильтр с использованием схемы Саллена-Ки.

Схема Архив погреба — почти все номера перечислены с 1988 по 2001, программный код.

CircuitDB — База данных схем и электронных схем с возможностью поиска конструкции, такие как сигнализация, аудио / видео, авто и т. д.

Схемы Архив — электрические схемы ASCII, радио, аудио и компьютер связанные схемы; листы данных.

Схемы Сегодня — Коллекция схем, построенных вокруг конкретных компоненты и функции

СхемыАрхив — Архив электронных схем для любителей на основе Wiki.

Закрыто Caption Decoder — простой декодер субтитров для вашего ТЕЛЕВИДЕНИЕ. Схема, спецификация, теория работы.

CoolCircuit — Электронные схемы, проекты, схемы и программное обеспечение для любители.

CXI Схема — Схема указателя: аудио, ВЧ, мощность, переключение и разные схемы.

Delabs Электронные схемы — Архив электронных схем, FAQ, бесплатные программы, каталог ресурсов.

Цифровой Часы — Простые часы nixie с разными микроконтроллерами.

Откройте для себя схемы — A коллекции категоризированных и перекрестных электронных схемы или схемы.

Электро Tech Electronic Projects — электронный форум. Включает сборник небольших электронных схем.

Электронный Принципиальные схемы — Схемы с описаниями и электронные проекты для любителей своими руками.

Электронный Circuit Projects — Архив схем со схемами, описания и макеты печатных плат.

Электронная схема Проекты — Электронные проекты, схемы, советы по печатным платам для старшеклассники, учителя, студенты и любители.

Электронный Схемы — Архив электронных схем, разделенных на такие категории, как источники питания, авто, компьютерные схемы, звук / радио.

Электронный Схемы — электронные схемы, программное обеспечение, учебное пособие, схемы, проекты и инструменты.

Электронные схемы и Проекты микроконтроллеров — сборник электроники схемы, проекты микроконтроллеров и учебные пособия для любителей.

Каталог электронных схем — Сборник электронных схем и проектов, указатель обучающие программы и программное обеспечение для проектирования.

Электронные схемы для начинающих — Сайт с простыми схемы, которые легко построить и понять

Электронные схемы для любителей — проекты электроники, схемы и уроки: высокое напряжение, радиоуправление, таймеры, генераторы, RF передатчики, усилители и др.

Электронная информация и Страница схемы — Технические ссылки и схемы архив: сигнализация, аудио, авто и др.

Электронный Крестьянин — Посвящается недорогой музыке «Сделай сам» электроника, утилизация / переработка электроники и альтернатива энергетические проекты.

Электроника и Ресурсы по электротехнике — теория электроники, книги, строительные проекты, советы и практические советы.

Электроника Circuit Forum — Электронные схемы и проекты с описание, схемы и печатные платы, изделия электроники.

Поиск электронных цепей Engine — поисковик электронных схем.

Руководства по электронике и проекты — Содержит проекты и руководства по электронике, в том числе программирование микроконтроллера.

Любитель электроники — Проекты для начинающих, статьи на тему электроника и электротехника, катушки Тесла, электростатика устройства и ссылки на ресурсы для увлеченных людей и преподавателей.

Электроника Infoline — поисковая система и категориально организованная схемы в каталоге.

Лаборатория электроники — Электронные схемы с полным описанием, схемами и печатными платами, статьи по электронике, ссылки и загрузки.

Электроника Проекты со схемами — сборник электроники проекты и принципиальные схемы.Как собрать свой электронный гаджеты.

Зона электроники — электронные схемы, комплекты, поделки, схемы, хобби дизайн и электроника схемы от сигнализаций до тестовых цепей.

Electroniq.net — Электронные схемы, схемы, проекты, учебные пособия и программное обеспечение для любителей.

Электронные схемы FC — Схемы на солнечной энергии, микромощное FM вещание, зарядное устройство NICD с контролем температуры и многое другое от Forrest Cook; ссылки на электронику.

Бесплатная электрическая схема — Сборник электронных схем.

Бесплатные электронные схемы Диаграммы — Электронные схемы: профессиональное музыкальное оборудование, винтажные ламповые усилители и др .; чат.

Hobby Circuits — Большая коллекция простых электронных схемы для любителей от Imagineering On-line Magazine.

Хобби Электроника — Из Японии.Несколько интересных схем. Некоторые интересные теория и приложения.

Домашнее пиво Spectrum Analyzer — Как сделать анализатор спектра с советы и рекомендации по выбору компонентов и архитектуре. Большой количество идей и схем, с источниками и советы по строительству.

Электроника для горячей воды Проекты — Электронные проекты, касающиеся подключения GPIB, приборы, микроконтроллеры, радиолюбители и беспроводная связь связь с печатными платами и ключевыми компонентами.

Жюльен Thomas Enterprises — Защита RS-232 и соединения схемы. Для защиты материнской платы.

Учиться Электроника — Схемы с описанием и электронные проекты для любителей своими руками.

Музыка Архив электроники — Архив ламп и транзисторов усилители и информация, в основном для музыкальных приложений.

Аналоговый синтезатор на основе PIC — Проект по созданию настоящего аналогового синтезатора с использованием легкого доступа составные части.

Электронный проект Ronalds Сайт — Полностью документированные электронные проекты, такие как стенд только схемы микроконтроллера и nixie, numitron и decatron часы.

Регби PIC Clock — Схема конструкции приемника временного кода 60 кГц и Часы.Включает программатор PIC и светодиодный дисплей часов.

Сэм Электроник Схемы — электронные схемы для любителей, аналоговые, аудио и цифровые, полезные схемы с полными описаниями на греческом языке , диаграммы на греческом и английском языках.

Sam’s Сборник схем — включает информацию о безопасности, источники питания, Лестницы Якобса, схемы, ИК-детекторы, мощность генераторы и схемы.

Малый ТВ-терминал — ТВ дизайн терминала. Подключает телевизор и клавиатуру ПК к устройство на базе микроконтроллера.

StarGate-TR — Проекты связанные с электроникой. Включает схемы, источник коды встроенных систем, например на базе микроконтроллера драйвер электродвигателя или анализ методом конечных элементов с бесплатными инструменты.

Синтезатор Домашняя страница — Как сделать очень красивую и стабильную частоту синтезатор из Гарварда.Включает схемы, блок-схемы и списки запчастей. Очень продуманный дизайн.

Tech Tut — блог на проекты электроники, идеи и советы по ремонту сломанной электроника.

Techlib.com Электроника — Аудио, ПК, игры, телефон, осциллятор, мощность, испытательное оборудование и погодные условия схемы и информация.

Телевизионные схемы — Телевизионные схемы для электронщиков, ремонтирующих телевизор наборы.

Томи Энгдалс Electronics Pages — Электронные схемы и проекты разработан Томи Энгдалом. Аудио, видео, компьютер, данные связь, световые эффекты и контроллеры, блоки питания, и телефонные сети.

WeMan’s Electro Вещи — Аудиоламп, транзисторы, аналоговые схемы, транзисторные усилители и распиновка разъемов.

Ваша электроника открыта Источник — Электронные проекты, прошивка, печатная плата, эталонные проекты, техническое описание, примечания к применению.

ЭЛЕКТРОНИКА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ БЛОГ: VIJAYENDRASINGH.COM

Рекламируйте свой бизнес онлайн Получить Объявление с простой текстовой ссылкой на этой веб-странице 250 90 184 долларов США за год УВЕЛИЧИТЬ СВОЮ ССЫЛКУ ПОПУЛЯРНОСТЬ И ВИДИМОСТЬ САЙТА С РЕКЛАМАМИ С ТЕКСТОВЫМИ ССЫЛКАМИ Оплачивается через Paypal.Для получения дополнительной информации — Контакты США

PCB Электромагнитная совместимость конструкции схемы часов

Аннотация: Для изучения проблем электромагнитной совместимости, вызванных платами печатных плат часов, с использованием метода численного моделирования, проектирования электромагнитной совместимости схемы часов при анализе нескольких основных факторов влияния для определения конструкции печатных плат печатных плат часов принципы выбора и конкретные объекты. Дизайн и содержание схемы тактовых импульсов ЭМС, а также оптимизация компоновки и разводки тактовых сигналов для достижения улучшенной конструкции ЭМС печатной платы.Наконец, часы могут быть эффективно отрезаны пути помех печатной платы. Некоторые меры для инженерного и технического персонала, чтобы обеспечить решение проблем, связанных с

.

Ключевые слова: печатная плата; тактовый сигнал; конструкция электромагнитной совместимости; численное моделирование

Введение

Как мы все знаем, три элемента источника электромагнитных помех ЭМС, путь мешающих объектов и распространение электромагнитных помех. Установленная плата тактового сигнала на печатной плате является проблемой, вызванной общим и очень важным источником излучения ЭМС печатной платы.Хотя тактовый сигнал и другие сигналы данных, сигналы логического уровня управления обычно одинаковы, скорость оборота обычно не сильно отличается (чем скорость передачи данных большинства шин и скорость оборота тактового сигнала составляет 1: 1 или 1: 2), но причина более легкого доступа к тактовому сигналу или пределам излучения излучения, в основном из-за тактового сигнала, является относительно строго периодическим сигналом в частотной области, энергия сосредоточена на некоторой частоте, а сигнал данных является периодическим сигналом в частотной области энергии относительно рассредоточен. Следовательно, хорошая конструкция схемы тактовой частоты является ключом к конструкции ЭМС печатной платы

.

1 спектр тактового сигнала

В соответствии с разложением Фурье может быть, диапазон для A, цикл для T, ширина импульса t0, время нарастания и спада для tr трапециевидных тактовых сигналов, гармоники в n гармонических составляющих как:

Тип C (n) для n-кратных гармоник гармонической составляющей, единица измерения: В или дБ u V. Серия Фурье трапециевидных сигналов часов сверху, вы можете видеть, факторы, влияющие на интенсивность излучения тактового сигнала, имеют амплитуду формы сигнала синхронизации и коэффициент заполнения (t0 + tr) T / T, тактовый цикл (f) или тактовая частота, а также время нарастания и время спада тактового сигнала.Амплитуда тактового сигнала связана с его прямыми линейными помехами, время нарастания и спада тактового сигнала очень важно для влияния высоких гармоник.

2. Факторы, влияющие на тактовую частоту спектра

2. 1 Влияние времени нарастания радиационных часов

Предположим, есть два тактовых сигнала: амплитуда 1 В, частота 50 МГц, соответственно время нарастания 2 нс и 4 нс. Может быть получено согласно приведенному выше спектральному распределению преобразования Фурье двух тактовых сигналов, показанных на рисунке 1.

2.2 тактовая частота излучения

Гипотеза имеет 2 тактовых сигнала, амплитуду 1 В, время нарастания 3,33 нс, частоту повторения 30 МГц и 90 МГц, в соответствии с преобразованием Фурье можно получить распределение спектра выше 2 тактовых сигналов, как показано на рисунках 2 и 3.

2.3 Сравнение тактовой частоты спектра

Как видно из рисунка 1, тактовая частота гармонических помех, особенно интенсивность высших гармонических помех уменьшается по мере увеличения и уменьшения времени и значительно усиливается, нарастание 2 нс высшей гармоники задается часам, чем время нарастания 4 нс в 1 ~ 2 раза выше, чем у соответствующей гармоники.

При увеличении и уменьшении временной фазы в один и тот же период времени T (или основная частота f) на высшие гармонические искажения, создаваемые часами, очень велико, влияние рисунков 2 и 3 повторяется с частотой 30 МГц и 90 МГц, время нарастания 3,33 нс, амплитуда трапециевидных часов 1 В — размер интерференции гармонической волны. На графике видно, что два тактовых сигнала в гармонической помехе, частота от 270 МГц до 90 МГц при гармонической помехе 270 МГц (3 гармоники), чем частота тактовой частоты 30 МГц в 270 МГц (9 гармоник), примерно на 15 дБ выше, чем частота гармонической помехи ; Для сравнения тактовой частоты 90 МГц при гармонической помехе 810 МГц (9 гармоник) и тактовой частоты 30 МГц на частоте 810 МГц (27-кратная гармоника) примерно на 12 дБ выше, чем у гармонической помехи.

Таким образом, когда конструкция системы синхронизации, в условиях, допускающих предпочтительную более низкую тактовую частоту, например, в конструкции микросхемы Ethernet PHY с тактовой частотой 125 МГц и принятием внешней тактовой частоты 25 МГц, если выбор в других технических условиях позволяет, сначала следует использовать внешние часы для Микросхема 25 МГц, и технические условия выполняются во всех аспектах выбора при условии увеличения и уменьшения времени тактовой частоты или схемы драйвера тактовой частоты.

3 тактовая схема конструкции электромагнитной совместимости

Конструкция схемы электромагнитной совместимости часов на печатной плате в основном основана на следующих аспектах, которые необходимо учитывать: тактовые кристаллы и управление мощностью привода; Под кристаллами в печатной плате и ее приводе выполняется локальная обработка медного покрытия; Разводка тактового сигнала; Прекращение синхросигнала и фильтра и т. Д.

3.1 конструкция блока питания

Преобразование выходного состояния схемы часов происходит одновременно с системой электропитания для создания большего переходного тока или тока, чтобы избежать влияния системы электропитания на внешний вид микросхемы часов, одиночный источник питания для подавления электромагнитных помех, вам необходимо включить фильтрацию и изоляцию тактовой мощности. Принципиальная схема конструкции показана на рисунке 4.

3.2 медь и компоновка

Внутренняя цепь кварцевого генератора генерирует высокочастотного тока, если кристалл представляет собой металлический корпус, источник питания постоянного тока контактный является опорное напряжение постоянного тока и внутренний РЧ токовой петли кристалла Эталонный базис. Различные кристаллы (CMOS, TTL, ECL и т. Д.), Генерируемые внутри металлической оболочки радиочастотного токового излучения разных размеров, если кристалл не подключен к большой металлической заземляющей плоскости, вы не можете быть на металлическом корпусе кристалла помещать большие переходные процессы токи поноса на землю.

Схема генератора и тактового сигнала в локальной заземляющей плоскости под кристаллом и связанная с ней схема могут генерироваться внутренне синфазным РЧ-током, подаваемым по пути, так что минимальный РЧ-передатчик.Чтобы противостоять прохождению частично плоского режима ВЧ-токи должны частично находиться в плоскости системы, а другой должен быть подключен к многоточечной заземляющей плоскости. Т.е. локально в пределах заземляющего слоя системы, подключенного к плоской поверхности переходного отверстия, чтобы обеспечить низкий импеданс относительно земли. Также обратите внимание, что для обеспечения целостности земли под кристаллической плоскостью. Используйте полный сигнал плоскости заземления, и сам сигнал отражается в противоположном направлении, того же размера, может хорошо компенсировать друг друга, вы можете обеспечить хорошую целостность сигнала и характеристики электромагнитной совместимости. Однако, если заземляющая поверхность не завершена, обратный путь тока сигнальных токов компенсирует друг друга, когда не сам по себе (хотя иногда это неизбежный дисбаланс токов), генерируется часть синфазного тока. Синфазное напряжение, генерируемое внешней структурой, будет стимулировать соединение, что приведет к большему излучению.

Если проводка снизу через кристалл, особенно шум, передаваемый на проводку соединителя, не только подрывает роль локальной заземляющей поверхности, но и кристалл, образованный посредством емкостной связи, проходит через сигнальную линию под ней, поэтому Эти сигнальные линии с шумом синфазного напряжения, если сигнальная линия проходит через разъем и печатную плату, это приведет к появлению шума.Это типичное синфазное излучение, принцип которого показан на рисунке 5.

3 Расчетная схема ЭМС

3.3 Конструкция заделки

Неиспользуемый выходной контакт микросхемы драйвера часов, например: нагрузка (разомкнутая цепь), из-за разомкнутого контакта, отражение может вызвать электромагнитные помехи тактовых высших гармоник. Решение этой проблемы на одной плате плюс резервная оконечная нагрузка, но использование альтернативных оконечных резисторов или конденсаторов или других методов оконечной нагрузки в основном зависит от частотной нагрузки, вызванной электромагнитными помехами.В случае резистивной нагрузки мы должны учитывать потребляемую мощность и результирующий ток возбуждения; При емкостной нагрузке может увеличиваться частота некоторых других электромагнитных помех, поэтому для оптимизации размера значения емкости конденсатора, когда; Если у вас нет контакта, он не терминирован, но уже есть достаточный запас, доказанный тестами на электромагнитные помехи, нет необходимости в дополнительном запасном терминале, не обрабатываемом контактом.

Ниже 3807 микросхема цифровых часов, например, с результатами моделирования экспериментов, чтобы объяснить роль резервного прекращено.На рисунках 6-8 показаны выходные контакты, когда микросхема не разомкнута, затем резистор 50 Ом на землю, затем резистор 75 Ом на землю, затем, когда емкость 20 пФ относительно земли и т. Д., Драйвер тока ножки, спектральное распределение и управлять током, генерируемым электромагнитным излучением.

Как видно из результатов выше:

(1) Минимальный ток возбуждения разомкнутой цепи, но есть явные узкие импульсные звонки. Если вам не нужно объяснять нагрузку на штырь привода (обрыв цепи), энергопотребление привода сводится к минимуму.Таким образом, это принесет неблагоприятный аспект, ток возбуждения, который представляет собой высокочастотные спектральные компоненты, становится большим, высокочастотные электромагнитные помехи могут вызвать проблему. И спектр электромагнитных помех по этой кривой на рисунках 7 и 8 в разомкнутом управляющем токе (синяя кривая) может быть проверен

(2) если привод без штифта с стыком сопротивления, ток возбуждения становится больше, но звенящий ток возбуждения значительно уменьшается. Предлагается прекращение малого сопротивления, которое может улучшить звенящий ток возбуждения, но увеличивает ток возбуждения, потребление энергии становится больше; Если стык большого сопротивления, можно уменьшить ток привода, но вызовет сигнал тока привода (прекращение ограничения) сопротивление разомкнуто. По результатам моделирования выберите оконечный резистор 75 Ом, с одной стороны, это может сделать ток возбуждения не очень большим, с другой стороны, кольцо тока возбуждения не очень очевидно.

(3), если привод без вывода ИСПОЛЬЗУЕТ емкостное сопротивление, пик тока привода, в то же время ширина импульса тока привода больше. Это означает, что низкочастотная составляющая тока возбуждения будет значительно больше, поэтому необходимо обратить внимание на проблему низкочастотных гармонических электромагнитных помех.Рисунок 7 и рисунок 8, соответствующие емкости в конце кривой спектра тока возбуждения и кривой низкочастотной составляющей электромагнитных помех, значительно большей, также подтвердили эту проблему.

4 вывод

Эта статья о том, как уменьшить помехи часов (источника), анализируются и резюмируются, поэтому можно сделать вывод о том, как отключить часы при помехах передачи. Схема часов представляет собой ограничение максимальной энергии основной волны и гармоники в указанном диапазоне (требуется для минимально возможной площади окружающей цепи передачи энергии).