Схемотехнике: 10 советов схемотехнику / Хабр

10 советов схемотехнику / Хабр

Недавно один мой знакомый, начавший интересоваться электроникой и схемотехникой, обратился ко мне с просьбой дать ему какие-то практические советы по разработке электронных устройств. Поначалу этот вопрос немного озадачил меня: как-то так получилось, что для себя я никогда не выделял какие-то перечни обязательных правил проектирования, всё это было у меня где-то на уровне подсознания. Но этот вопрос послужил хорошим толчком для того, чтобы сесть и сформулировать хотя бы небольшой список таких рекомендаций. Когда все было готово, я подумал, что, возможно, это будет интересно почитать кому-то еще, таким образом и получилась данная статья.

Введение

Статья представляет собой перечень из десяти основных правил проектирования, которые актуальны при разработке широкого класса устройств. В статье я намеренно не затрагиваю моменты, касающиеся проектирования печатных плат – это тема для отдельного разговора. Правила приведены в случайном порядке без каких-либо сортировок по алфавиту, значимости, частоте использования на практике и др. Этот перечень правил также не претендует на какую-то полноту и абсолютную истину, в нем содержится мой опыт разработки электронных устройств и не более того.

1. Ставьте конденсаторы по питанию микросхем

Наличие конденсаторов по питанию является необходимым условием нормальной работы любой микросхемы. Дело в том, что они обеспечивают импульсный ток, который потребляет микросхема при переключении внутренних транзисторов. Если в непосредственной близости от микросхемы нет конденсатора, то из-за индуктивности дорожек печатной платы фронт тока может быть завален, и необходимая скорость его нарастания не будет обеспечена. Вполне может быть, что микросхема вообще при этом не будет работать, такие случаи встречаются. В связи с этой особенностью, выбирать следует конденсаторы с низкими ESR и ESL (эквивалентным последовательным сопротивлением и эквивалентной последовательной индуктивностью). В подавляющем большинстве случаев хорошо себя показывают керамические конденсаторы, а если вдруг требуется большая емкость – танталовые.

Количество конденсаторов у каждой микросхемы должно быть не менее количества ножек питания данной микросхемы. То есть, если микросхема имеет 10 выводов питания, то надо ставить не менее 10 конденсаторов только на одну эту микросхему, причем располагать эти конденсаторы на печатной плате надо как можно ближе к выводам питания. Часто производители рекомендуют ставить еще один дополнительный конденсатор большего номинала общий для всех выводов питания микросхемы. Ниже на рисунке приведен пример из документации на сверхпопулярный микроконтроллер STM32F103: как видим, помимо 5 конденсаторов 0,1 мкФ у выводов VDD, производитель рекомендует также ставить один общий конденсатор 4,7 мкФ.

Отдельного внимания заслуживает выбор емкости конденсатора. В большинстве случаев вы не ошибетесь, если выберете емкость 0,1 мкФ. Однако не поленитесь заглянуть по данному вопросу в документацию на микросхему: здесь тоже могут быть тонкости. Например, ВЧ-микросхемы часто требуют наличие конденсатора меньшей емкости. Ниже приведена картинка из документации на микросхему смесителя LT5560. Как видно из рисунка, производитель советует применять конденсаторы 1 мкФ и 1 нФ.

Возможны отклонения и в другую сторону: например, 4G модуль WP7502 требует установки конденсатора в целых 1500 мкФ рядом с выводами питания:

В общем, лучше всегда уточнять номиналы требуемых конденсаторов в документации на конкретную микросхему.

2. Учитывайте предельные параметры компонентов

К сожалению, не так редко встречаются схемы, где резистор в корпусе 0402 стоит в цепи 220 В или что-то аналогичное. Так делать нельзя! Перед установкой любого (абсолютно любого) компонента на схему вы должны убедиться, что ни при каких условиях не превышены максимально допустимые параметры по току, по напряжению и по рассеиваемой мощности для этого компонента. Все расчеты необходимо производить для наихудших условий эксплуатации (в частности, для максимально возможного напряжения на схеме), а предельные параметры смотреть в документации на конкретный компонент.

Рассмотрим простой пример с резистором. Допустим, мы рассчитали схему и нам требуется обеспечить сопротивление 25 кОм, а максимально допустимое напряжение в этой цепи составляет 100 В. Какой резистор мы заложим в схему? Открываем документацию на резисторы серии RC от Bourns и видим основные предельные параметры:

В цепях с напряжением 100 В могут работать резисторы серии CR0805 или CR1206. CR0603 туда ставить нельзя. А что с рассеиваемой мощностью? Как гласит школьный курс физики, для цепи постоянного тока она считается по формуле:

Такую мощность не выдержит ни один из представленных резисторов в таблице, однако мы можем соединить их несколько штук параллельно: 4 штуки CR0805 или 2 штуки CR1206. Только не забывайте, что при параллельном соединении резисторов их эквивалентное сопротивление уменьшается. Например, мы можем взять 4 шт. CR0805-JW-104ELF (100 кОм): соединив их параллельно, получим как раз 25 кОм. Для ответственных применений можно еще дополнительно снизить нагрузку на каждый из резисторов, соединив параллельно не 4 штуки, а 6 штук.

Максимально допустимый ток для резистора серии RC составляет 2 А, и он тут явно не будет превышен, это легко проверяется по закону Ома. Более того, данный параметр в основном актуален для резисторов с маленьким сопротивлением, для остальных гораздо быстрее вы уткнетесь в превышение мощности.

А как выбирать конденсаторы? После определения типа применяемого конденсатора (керамика, тантал, пленка, электролит и др.), необходимо обеспечить запас по напряжению хотя бы в 25-30%. Если есть возможность, то для ответственных применений лучше брать запас в два раза. В ряде случаев, помимо напряжения необходимо еще учитывать и импульсный ток через конденсатор. Про этот параметр очень часто забывают, хотя перегрузка конденсатора по току в цепях какого-нибудь импульсного источника питания ничем хорошим не закончится. Рассмотрим пример. Допустим, мы рассчитали наш импульсный источник питания и определили, что он:

1. Работает на частоте 100 кГц.
2. Напряжение выходной цепи равно 30 В.
3. Требуется конденсатор емкостью не менее 100 мкФ.
4. Через него будет протекать импульсный ток в 2 А (действующее значение).

Емкость и напряжения конденсатора достаточно велики, поэтому оправданным будет применение электролитического конденсатора. Например, подойдут конденсаторы EEH-ZA от Panasonic.

Открываем на них документацию:

На первый взгляд, вроде бы, 35 В больше 30 В, и нам должен подойти этот конденсатор. Однако в данном случае запас будет всего 5 В, что очень мало. Правильным решением будет выбрать конденсатор на 50 В.

Смотрим дальше: у нас есть конденсатор на 50 В с требуемой емкостью в 100 мкФ. Можно было бы взять его, но у него максимальный ток равен нашим ожидаемым 2 А (для частоты 100 кГц), то есть опять запаса по этому параметру не будет.

Поэтому правильно будет взять два конденсатора на 68 мкФ 50 В и соединить их параллельно. Таким образом, мы получим общую емкость в 132 мкФ, максимальное напряжение в 50 В и максимальный импульсный ток в 3,6 А. Такая система будет надежной и проработает долго.

Аналогичным образом выбираются и дроссели, и транзисторы, и вообще любые другие компоненты. Всегда надо помнить про их предельные параметры и брать компоненты с запасом минимум 25-30%.

К предельным параметрам можно также отнести и температуру. Существует три основные температурные группы:

• Commercial (0 ℃…+70 ℃)
• Industrial (-40 ℃…+85 ℃)
• Military (-55 ℃…+125 ℃)

Данное деление не является абсолютным, существуют также и всякие расширенные поддиапазоны. Но важно одно – все (абсолютно все) компоненты на вашей схеме должны попадать в заданный техническим заданием температурный диапазон. То есть, при проектировании схемы всегда надо держать в голове требуемый диапазон рабочих температур и выбирать компоненты в соответствии с ним. Диапазоны рабочих температур (а также и диапазоны предельных температур) всегда приводятся в документации.

Стоит также отметить, что микросхемы диапазона Military вы, скорее всего, не сможете купить: они продаются далеко не всем желающим.

3. Защищайтесь от статики

Электростатический разряд способен за долю секунды выжечь порты микросхемы стоимостью в тысячи долларов. По этой причине следует всегда помнить о нем и предпринимать меры по защите своих устройств. Вообще тема защиты от статического электричества довольно обширна и уже сама по себе заслуживает отдельной статьи. В рамках этой попробуем лишь кратко рассмотреть основные правила, которые я выработал для себя:

1. Все интерфейсные разъемы (USB, UART, RS-232 др.), с которыми потом будет контактировать пользователь, однозначно должны иметь защиту от статического электричества.
2. Все кнопки, на которые нажимает пользователь, должны иметь защиту от статики, при условии, что они заведены на чувствительные микросхемы.
3. В случае, если оконечный драйвер уже имеет встроенную защиту от статики, и если эксплуатация изделия не предполагает суровых условий, дополнительную защиту можно не ставить. Примером может послужить преобразователь RS-232 SN65C3223, у него уже есть встроенная защита от статики.
   
   В случае, если предполагается эксплуатировать изделие в суровых условиях, встроенной защиты может быть недостаточно и потребуется ставить дополнительно еще и внешние элементы.
4. Защищать ли от статики внутриблочные разъемы – это зависит от культуры вашего производства. Если монтаж происходит в специальных комнатах с антистатической мебелью и покрытием полов, а все монтажники применяют антистатические браслеты – это может быть и не обязательно. При других условиях защита тоже лишней не будет.

К элементам защиты от статики предъявляются следующие требования:

1. Они должны выдерживать заданную энергию электростатического разряда.
2. Они должны быть рассчитаны на соответствующее рабочее напряжение. Мало смысла ставить защитный диод на 15 В в цепь, максимальное допустимое напряжение для которой 3,6 В.
3. Они должны иметь малую паразитную емкость (для высокоскоростных цепей – единицы пикофарад максимум). Если вы поставите какой-нибудь мощный защитный диод (который почти наверняка будет обладать большой емкостью) в цепь USB 3.0, то просто завалите фронты сигналов и ничего работать не будет.
4. Они должны иметь маленькие токи утечки. Типовое значение – единицы нА.
5. На печатной плате они должны располагаться в непосредственной близости от разъема, и дорожка печатной платы должна проходить строго «вывод разъема -> элемент защиты-> защищаемый компонент».
6. После защитного диода и перед микросхемой нелишним будет поставить резистор в единицы-десятки Ом, если это допустимо. Этот резистор будет способствовать рассеиванию возможного всплеска напряжения на защитном диоде при сильном разряде.

Что именно использовать в качестве защиты от статики? Сейчас имеется достаточно богатый выбор:

1. Защитные диоды с фиксированным уровнем напряжения. Примером может служить диод CDSOS323. Существуют как однонаправленные, так и двунаправленные варианты таких защитных диодов:

2. Защитные диоды с уровнем напряжения, определяемым источником питания. Примером может служить диодная сборка TPD4E001: рабочий диапазон напряжения Vcc составляет от 0,9 до 5,5 вольт.

   
   Рядом с такими диодами рекомендуется располагать конденсатор небольшой емкости, включенный по питанию.

3. Варисторы. Есть специальные виды, предназначенные для защиты от статики. Примером может служить CG0402. Благодаря ультра маленькой емкости в сотые доли пикофарад, они могут применяться в таких высокоскоростных устройствах как USB 3.0 или HDMI:

4. Не используете для защиты от статики стабилитроны! Они предназначены для другого.
5. В особо тяжелых случаях может потребоваться использование газовых разрядников, но это уже не совсем про статику 🙂

4. Безопасность – превыше всего

Главное правило врача – не навреди. Главным правилом разработчика должно стать «Создавай безопасные для окружающих устройства». В данном разделе я рассмотрю некоторые наиболее часто встречающиеся моменты, за которыми может таиться опасность:

• Как только напряжения в вашей схеме превышают 30 В (а при эксплуатации в условиях повышенной влажности 12 В), начинайте думать о том, как обезопасить пользователя от них.
• При работе с сетями 220 В будьте предельно внимательны. Обеспечиваете надежную гальваническую развязку между первичными и вторичными цепями. Вырезы в печатной плате будут здесь совсем нелишними. Контакт пользователя с первичной цепью должен быть совершенно исключен!
• Если проектируете устройства, питающиеся от сети, разберитесь, что такое конденсаторы Х и Y типа, применяйте их в соответствующих местах и никогда не заменяйте их на обычную пленку или керамику.
• При работе с высокими напряжениями металлический корпус вашей аппаратуры должен быть заземлен.
• Предохранители и другие устройства защиты – совсем нелишняя вещь
• При организации цепей защитного отключения не полагайтесь на микроконтроллеры, они склонны зависать. Всегда дублируйте такие важные цепи какой-нибудь дубовой логикой.
• Предусматривайте цепи разряда для высоковольтных конденсаторов. После выключения прибора они должны разряжаться как можно быстрее.
• Медицинская техника – отдельная история. Не начинайте ее разрабатывать, не ознакомившись со всеми требования безопасности, которые предъявляются к аппаратуре данного типа.

Более подробную информацию на тему безопасности можно получить в ГОСТах и других стандартах.

Примеры

• ГОСТ 12.2.091-2012 Безопасность электрического оборудования для измерения, управления и лабораторного применения
• ГОСТ 27570.0-87 Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов. Общие требования и методы испытаний
• ГОСТ Р 12.1.019-2009 Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты

5. Ставьте защиту от дурака

Если вы думаете, что пользователь не перепутает распиновку вашего разъема питания или не подаст 27 В вместо 12 В, то вы заблуждаетесь, такое рано или поздно случится. Этого еще как-то можно избежать, если у вас аппаратура питается через какой-нибудь стандартный разъем, но в любом другом случае я рекомендую защищать входные цепи питания от ошибок пользователя. Конечно, от ядерного взрыва или от прямого подключения к подстанции 10 кВ мало что спасет, но базовые элементы защиты должны быть. В рамках данной статьи я очень кратко рассмотрю два типа защит: от переполюсовки и от повышенного входного напряжения.

Схем для защиты от переполюсовки изобретено уже довольно много, но в своей практике я широко использую две из них: с использованием диода и с использованием полевого транзистора.
Схема защиты от переполюсовки с использованием диода приведена на рисунке:

Достоинством данной схемы является предельная простота, но она обладает большим недостатком: диод VD1 может сильно греться. Выделяемую на нем мощность можно грубо прикинуть, умножив 0,4…0,8 (падение напряжения на открытом диоде) на ток потребления схемы. Для точного расчета можно воспользоваться ВАХ диода, которая всегда есть в документации на него. Но и так очевидно, что при токе в 1 А на диоде будут выделяться несколько десятых долей ватта, которые не только пропадут впустую, но, при отсутствии теплоотвода, скорее всего, быстро убьют диод (особенно, если он в маленьком корпусе). Поэтому такую схему защиты можно применять, только если потребляемый ток не превышает единиц-десятков миллиампер.

Для более мощных схем лучше применять схему защиты на полевом транзисторе, она приведена на рисунке:

В рамках данной статьи я не буду рассказывать, как эта схема работает и как ее считать, про это уже написано много где, и у заинтересованного читателя не будет проблем с поиском информации. Поэтому сразу перейдем к схемам защиты от перенапряжения.

Для защиты от перенапряжения существует как минимум два подхода: установка каких-либо электронных предохранителей (хотсвапов, контроллеров питания) на входе схемы, либо же установка ограничителей напряжения. Безусловно, можно объединить эти два подхода в одной схеме.

Микросхемы электронных предохранителей бывают с самым разным функционалом: они могут уметь мониторить повышенное напряжение, пониженное напряжение, обеспечивать защиту по току, температуре, мощности, обеспечивать плавное нарастание тока и еще много всего. Примером неплохого электронного предохранителя может служить микросхема TPS1663, типовая схема включения которой приведена ниже:

Эта микросхема обеспечивает защиту от перенапряжения, однако у нее самой максимально допустимое напряжение составляет 67 вольт. Как же защититься в этом случае? К сожалению, бесконечно наращивать защиту не получится, и в таком случае остается один-единственный вариант: допустить, чтобы в схеме сгорело что-то дешевое и разорвало цепь, спасая всю ценную начинку схемы. И тут мы плавно перемещаемся к ограничителям напряжения.

В качестве ограничителя напряжения может выступать варистор, защитный диод (TVS) или вообще газовый разрядник. Говорить о плюсах и минусах каждого потянуло бы на отдельную статью, поэтому в рамках данной рассматриваться не будет. Применять ограничители напряжения имеет смысл совместно с плавким предохранителем: при таком подходе варистор или защитный диод ограничивают напряжение, пропуская через себя большой ток, что вызывает сгорание плавкого предохранителя и разрыв цепи. Если обстоятельства сложатся не очень удачно, сгореть может также и сам ограничитель, однако ценные микросхемы на плате должны быть спасены и, что тоже очень важно, возможное возгорание предотвращено. Простейшая схема защиты устройства с использованием варистора приведена ниже:

Мы рассмотрели основные схемы защиты платы от переплюсовки питания и от перенапряжения. Разработчик должен выбрать оптимальную комбинацию схем защиты, исходя из требований к надежности, вероятности ошибки пользователя, места на печатной плате и стоимости изделия. В качестве заключения для этого раздела, приведу фрагмент схемы входного каскада, реализованного в одной из последних моих разработок. В этой схеме представлен полный комплекс защит: защита от переполюсовки на полевом транзисторе, защита от пониженного и повышенного напряжения, а также защита по току на микросхеме TPS1663, и в довершении всего защита с помощью варистора и плавкого предохранителя.

6. Практикуйте системный подход к разработке

Очень частая ошибка начинающих разработчиков – нарисовать схему, развести плату (может быть, даже изготовить ее) и только после этого задуматься о корпусе устройства. И вот тут начинается самое интересное: вроде бы вот, есть в продаже отличный корпус под устройство, практически подошел бы… если бы плата была миллиметра на два покороче. А следующий типоразмер корпуса уже в полтора раза больше, но приходится брать его, потому что альтернатива – изготовление корпуса на заказ – слишком дорога. В результате имеем неоправданно большой корпус, в котором болтается маленькая печатная платка. А ведь этого можно было избежать, если бы вопрос проработки корпуса аппаратуры не оставлять на потом, а решать одновременно с разработкой печатной платы.

Когда разрабатывается какое-то сложное устройство с кастомным корпусом, то тут качественная разработка в принципе не может происходить без плотной совместной работы конструктора, схемотехника и тополога (иногда, правда, это один и тот же человек :)). Важно понимать, что эта работа происходит одновременно: схемотехник рисует схему и передает ее топологу, конструктор в это время определяет габариты печатных плат в зависимости от конструкции изделия, а также выдает всевозможные ограничения на высоту компонентов и запретные зоны, тополог делает предварительную расстановку компонентов на печатной плате и передает ее конструктору для интеграции в общую 3D-модель, схемотехник все согласовывает и, при необходимости, реагирует на пожелания типа «вот тут бы дроссель подобрать на пару миллиметров пониже».

Но комплексный подход к разработке не ограничивается только конструкцией.

Если изделие предполагает написание встроенного софта, необходимо взаимодействие схемотехника с программистами еще на этапе разработки структурной схемы будущего устройства. Это необходимо как для планирования сроков разработки, так и для определения возможности программной реализации заложенный схемотехнических решений. К сожалению, при недостатке у схемотехника знаний об особенностях разработки программного обеспечения, некоторые заложенные в схему решения могут оказаться в принципе неосуществимыми с точки зрения написания софта, а выяснится это все только после изготовления печатных плат. Поэтому для того, чтобы избежать такой грустный сценарий, стоит продумать и согласовать все принципиальные с точки зрения ПО вопросы с теми, кто потом это ПО будет писать.

Кроме того, при разговоре о комплексном подходе, нельзя не упомянуть и такой важный момент, как организация будущего производства. Уже на этапе рисования схемы необходимо задуматься о том, как потом эта плата будет производиться, как ее отлаживать, проверять, тестировать. Уже сейчас нужно заложить контрольные точки для измерения напряжения источников питания, подумать про рабочие места, про всевозможные кабели и куда их подключать, про методику проверки. Очень может быть, что для тестирования вашей платы в условиях серийного производства понадобится специальная оснастка – ее разработку (хотя бы в эскизном виде) надо начинать параллельно с проверяемой платой, потому что это два взаимосвязанных устройства.

В общем, в качестве краткого резюме по текущему разделу – подходите к разработке комплексно. Думайте о конструкции изделия, о корпусе, о разработке программного обеспечения, о том, как будут производиться и тестироваться ваши устройства в самом начале проектирования, а не тогда, когда уже большая часть работ сделана, и любой шаг в сторону сопровождается огромными затратами ресурсов.

7. Используйте нулевые резисторы

Я уверен, что любому разработчику знакома такая ситуация: схема разработана, плата разведена, компоненты запаяны, и вот изделие попадает на отладку. Включаем – и не работает. Начинаем искать причину – вот незадача, перепутаны RX и TX у UART. Или D+ и D- у USB. Или MOSI и MISO в SPI. Или… да ошибиться можно где угодно, особенно если данный кусок схемы делается в первый раз. Приходится брать скальпель, резать дорожки на печатной плате, зачищать маску и пытаться припаяться к этим самым дорожкам проводами. А что если дорожки во внутренних слоях печатной платы? А микросхемы – в BGA корпусе? Да еще и с использованием технологии Via-In-Pad? Вот где настоящая боль. В такие моменты невольно начинаешь завидовать программистам, у которых проблему можно решить путем перекомпиляции программы, тогда как здесь маячит перспектива полной переделки печатной платы без возможности оживить текущую. Можно ли как-то избежать такого грустного финала? Зачастую да. В случае, когда какой-то кусок схемы делается впервые, а топология печатной платы не располагает к экспериментам, «сомнительные» цепи лучше соединять не напрямую, а через нулевой резистор (резистор с сопротивлением 0 Ом).

В таком случае, даже если вы ошибетесь в схеме, ошибка не будет фатальной. Достаточно будет снять запаянные резисторы и скоммутировать схему правильным образом. Обойдется без перерезания дорожек и, тем более, без ковыряния меди на внутренних слоях платы.
Может возникнуть вопрос – а не слишком ли расточительно вот так вот ставить резисторы на плату, которые не очень-то и нужны? Ну, на момент написания статьи, цена на DigiKey нулевого резистора в корпусе 0402 составляла порядка 2$ за 1000 штук. Пусть каждый сам для себя решит дорого это или нет. Кроме того, замечу, что нулевые резисторы необходимы только на опытных образцах, когда еще нет уверенности в правильности схемы. При запуске серийного производства, когда все недостатки схемы устранены, в новой ревизии платы вполне можно их исключить.
К выбору типа нулевого резистора необходимо подходить комплексно. Необходимо учитывать как минимум следующие параметры:

• Максимально допустимый ток через резистор
• Паразитную индуктивность и емкость резистора
• Тип корпуса и занимаемую площадь на печатной плате

Например, если вы поставите проволочные резисторы в высокоскоростные цепи, то схема, скорее всего, не будет работать: паразитная индуктивность их слишком велика. Для большинства цифровых цепей хорошо подходят SMD резисторы. Обычно я использую корпус 0402 – это некий компромисс по занимаемому месту на печатной плате и удобству монтажа. Нулевые резисторы в корпусе 0402 не оказывают существенного влияния даже на относительно высокочастотные цепи: High Speed USB (480 Мбит/с) и гигабитный Ethernet устойчиво функционируют. Не возникало проблем даже в суб-гигагерцовом диапазоне у радиотрактов: нулевые резисторы случалось применять и там как элемент согласования. Но, конечно, при проектировании высокочастотной схемы всегда стоит помнить про паразитные параметры нулевых резисторов (да и не только их) и при необходимости выполнить моделирование.

8. Разделяйте земли и фильтруйте питание

На практике очень часто встречаются случаи, когда на одной печатной плате присутствуют одновременно высокочувствительные аналоговые тракты и шумные цифровые процессоры. Или мощные импульсные преобразователи и склонные к сбоям цифровые системы управления. В общем, когда по соседству на одном куске текстолита находится какой-то источник помех и рядом с ним чувствительные к ним компоненты. Как в таком случае быть? Практика говорит, что 90% успеха при создании таких устройств – это грамотно разведенная печатная плата. С правильной компоновкой элементов, с грамотным стеком и с формированием полигонов земель и питания по определенным правилам. Но текущая статья не про печатные платы, кроме того, нельзя недооценивать и таким вещи, как фильтрация питания и разделение земель, про которые мы и поговорим в настоящем разделе.

Основная суть процесса разделения земель заключается в том, чтобы возвратные токи «шумной» цифровой или силовой частей схемы не протекали совместно с возвратными токами чувствительных цепей: в противном случае чувствительные цепи могут улавливать колебания напряжения шумов на земляных полигонах и интерпретировать их как часть полезного сигнала, что неминуемо приведет к ошибкам в работе. Для этого в проекте создаются две цепи с разными именами (например, A_GND и D_GND). Чувствительные земляные цепи подключаются к A_GND, а «шумные» – к D_GND. Но если цифровые и аналоговые блоки общаются между собой (а такое бывает практически всегда), необходимо соединить цепи A_GND и D_GND между собой (иначе возвратным токам негде будет протекать). Как это правильно сделать? Существуют разные мнения на этот счет. Я обычно соединяю эти цепи между собой нулевым резистором, располагая его вблизи источника питания на печатной плате.

Если вы работаете в Altium Designer, то для этих целей там предусмотрен специальный тип компонента под названием Net Tie, можно использовать и его.

Иногда для соединения этих земляных цепей рекомендуют использовать индуктивность, мотивируя это тем, что она хорошо блокирует высокочастотные помехи. Но я это делать категорически не советую: не стоит забывать, что через эту индуктивность будут течь и возвратные токи сигналов между цифровой и аналоговой частями схемы. Это приведет к сильному искажению формы сигналов и, возможно, к полной неработоспособности схемы. Индуктивности полезно применять в цепях питания для его фильтрации, однако делать это тоже надо аккуратно. Давайте рассмотрим этот вопрос немного подробнее.

Прежде всего необходимо запомнить одно простое правило: индуктивность фильтра всегда должна идти в паре с конденсатором. Схема без конденсатора, скорее всего, вообще работать не будет. Почему? См. первый раздел настоящей статьи.

Тип и номинал индуктивности выбирается исходя из ожидаемой интенсивности помех по питанию, спектра помех и особенностей вашей схемы. Разумеется, должен быть соблюден запас по току. В своей практике для фильтрации питания я достаточно часто использую индуктивности серии BLM от Murata: они предназначены специально для фильтрации помех в аппаратуре самого разного типа. Краткая характеристика индуктивностей серии BLM приведена на рисунке.

9. Учитывайте переходные процессы

Переходные процессы – это как себя ведет система до момента наступления установившегося состояния. В частности, под переходными процессами можно понимать моменты включения питания, моменты подключения нагрузки к источнику, коммутацию ключей и многое другое. Вообще подробное рассмотрение переходных процессов – это тема под целую серию статей. В данной же статье мы рассмотрим более подробно вопрос включения питания, как встречающийся наиболее часто.

Ситуация 1. Вы подключили какую-нибудь плату проводами к лабораторному источнику питания. Подаете питание и обнаруживаете, что у вас плата вместо того, чтобы запустится, находится в режиме циклической перезагрузки. Что происходит и что делать?

Действительно такие ситуации могут возникать и причина – в переходном процессе. В момент старта ваша плата может потреблять в несколько раз больше тока, чем в момент штатной работы. Особенно это хорошо заметно, если на плате стоит какой-нибудь мощный процессор.
Нарастающий импульс тока проходит от источника питания к плате через провода, которые, увы, совсем не идеальны: у них есть и паразитное сопротивление, и паразитная индуктивность. Все это приводит к провалу напряжения на плате: этот провал отрабатывает супервизор процессора и по итогу имеем циклическую перезагрузку. Решений у проблемы несколько: укоротить провода и увеличить площадь их сечения, использовать лабораторные источники питания с обратной связью, либо же вообще поставить на плате преобразователь питания и подавать на плату более высокое напряжение.

Ситуация 2. Вы подаете питание на свою плату и тут замечаете, что в начальный момент почему-то слегка подмигивает светодиод, который должен быть выключен. Или на короткий момент начинает работать какой-нибудь преобразователь питания, который, вроде как, должен быть заблокирован в ПО процессора. Либо хаотично щелкает реле. В чем же дело? Ошибка в коде? Все может быть и проще, и сложнее одновременно. Возможно, вы просто не учли состояние портов ввода-вывода процессора (или же какой-то другой микросхемы) в моменты сброса и начальной инициализации. А между тем, это важный параметр, про который нельзя забывать. Обычно такие моменты прописаны в документации. Например, STMicroelectronics в документации на свой микроконтроллер STM32F750 явно пишет, что все ножки, кроме тех, которые отвечают за программирование и отладку, в течение сброса и сразу после него сконфигурированы как входы, не подтянутые ни к питанию, ни к земле.

Чем нам это грозит? Дорожка на печатной плате, где с обоих сторон высокоимпедансные входы – отличная антенна для улавливания всевозможных помех. И если она заведена, например, на вход EN какого-нибудь источника питания, либо управляет реле, то в моменты начальной загрузки этот источник питания может хаотично включаться и выключаться, а реле щелкать с безумной скоростью буквально по мановению руки. К счастью, данная проблема решается достаточно просто: достаточно поставить подтягивающие резисторы к GND либо к VCC номиналом 10…100 кОм на критичные цепи. Они надежно зафиксируют уровень сигнала в моменты инициализации и не допустят хаотичного переключения периферийных устройств.

Однако стоит помнить, что состояние выводов микросхемы в моменты сброса и начальной инициализации очень индивидуально и зависит от конкретной микросхемы. И если в том же STM все довольно просто и понятно, то, например, в процессоре AM4376 от Texas Instruments все гораздо хитрее: часть GPIO имеет состояние HIGH-Z, часть имеют подтяжки PU, другие PD:

Ситуация 3. Вы полностью обесточили свою плату, но на ней продолжает гореть светодиод или микросхемы проявляют какую-то активность? В чем дело, неужто вечный двигатель? Увы, все гораздо проще. Скорее всего, у вас остался подключен к плате какой-нибудь преобразователь USB-UART или другая периферия, запитанная на стороне и имеющая высокий логический уровень на своих выводах. Дело в том, что любая микросхема имеет на своих входах по два диода, включенных между GND и VCC. Через эти диоды напряжение с входа микросхемы может проникать на вывод питания микросхемы и дальше распространяться по всей плате, как это показано на рисунке.

Конечно, полноценно запитать всю плату таким образом вряд ли получится. Однако на цепи VCC может образоваться какой-нибудь промежуточный уровень напряжения: меньший, чем напряжение питания микросхемы, но тем не менее достаточный, чтобы микросхемы оказались в «непонятном» состоянии. К счастью, большинство микросхем все-таки не особо чувствительны к подобным натеканиям напряжения, однако про эту проблемы нельзя забывать, и в случае необходимости следует ставить в критичные цепи специальные изолирующие буферы.

Ну и теперь у нас остался последний пункт настоящей статьи.

10. Читайте документацию на применяемые компоненты

Внимательно. Всегда. В ней действительно находятся ответы на большинство вопросов, в том числе и на те, которые мы рассмотрели в данной статье. Да, порой эта документация содержит десятки, сотни или даже тысячи страниц, но потраченное время на их изучение на этапе проектирования устройства, с лихвой окупится в процессе запуска изделия и отладки. Изучайте также схемы на отладочные платы, предоставляемые производителем, а также проглядите примеры топологии печатных плат: обычно лучше производителя никто вам не скажет, как правильно обвязывать микросхему и разводить под нее печатную плату. Не забывайте про Errata, там иногда таятся неожиданности. Всегда старайтесь понять, что делает каждая ножка в применяемой вами микросхеме: казалось бы ничем не примечательный вывод, не подключенный как надо, может испортить всю работу.

Заключение

В данной статье мы рассмотрели десять основных правил проектирования электрических схем. Надеюсь, это поможет начинающим разработчикам избежать хотя бы самых простых ошибок при проектировании схем. Ну и самое главное – разрабатывайте устройства и не бойтесь экспериментов, потому что практика, в конечном итоге, все равно лучший учитель.

Самостоятельное изучение схемотехники. Основные понятия. Часть 1 / Хабр

Изучение цифровой схемотехники нужно начинать с теории автоматов. В этой статье можно найти некоторые элементарные вещи, которые помогут не потеряться в дальнейших статьях. Я постарался сделать статью легкочитабельной и уверен, что неподготовленный читатель сможет в ней легко разобраться.

Сигнал — материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений по системе связи. Сигнал, в отличие от сообщения, может генерироваться, но его приём не обязателен (сообщение должно быть принято принимающей стороной, иначе оно не является сообщением, а всего лишь сигналом).

В статье рассматривается цифровой дискретный сигнал. Это такой сигнал, который имеет несколько уровней. Очевидно, что двоичный сигнал имеет два уровня — и их принимают за 0 и 1. Когда высокий уровень обозначается единицей, а низкий нулем — такая логика называется позитивной, иначе негативной.

Цифровой сигнал можно представить в виде временной диаграммы.

В природе дискретных сигналов не существует, по этому их заменяют аналоговыми. Аналоговый сигнал не может перейти из 0 в 1 мгновенно, по этому такой сигнал обладает фронтом и срезом.
Если рисовать упрощенно то это выглядит так:

1 — низкий уровень сигнала, 2 — высокий уровень сигнала, 3 — нарастание сигнала (фронт), 4 — спад сигнала (срез)

Сигналы можно преобразовывать. Для этого на практике используются логические элементы, а чтобы это записать формально используются логические функции. Вот основные:

Отрицание — инвертирует сигнал.
На схемах обозначается так:

Логическое ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция)

На схеме:

Логическое И (логическое умножение, конъюнкция)

На схеме:

Последние два могут иметь отрицание на выходе (И-НЕ, ИЛИ-НЕ). Значения их логических функций инвертируются, а на схеме выход рисуется кружочком.

Сводная таблица логических функций двух аргументов выглядит так:

Работа с логическими функциями основывается на законах алгебры логики, основы которых изложены в прикрепленном файле. Так же там есть задания для самоконтроля и контрольные вопросы по теме.

Логической схемой

называется совокупность логических электронных элементов, соединенных между собой таким образом, чтобы выполнялся заданный закон функционирования схемы, иначе говоря, — выполнялась заданная логическая функция.

По зависимости выходного сигнала от входного все электронные логические схемы можно условно разбить на:

Схемы первого рода, т.е. комбинационные схемы, выходной сигнал которых зависит только от состояния входных сигналов в каждый момент времени;

Схемы второго рода или накапливающие схемы (схемы последовательностные), содержащие накапливающие схемы (элементы с памятью), выходной сигнал которых зависит как от входных сигналов, так и от состояния схемы в предыдущие моменты времени.

По количеству входов и выходов схемы бывают: с одним входом и одним выходом, с несколькими входами и одним выходом, с одним входом и несколькими выходами, с несколькими входами и выходами.

По способу осуществления синхронизации схемы бывают с внешней синхронизацией (синхронные автоматы), с внутренней синхронизацией (асинхронные автоматы являются их частным случаем).

Практически любой компьютер состоит из комбинации схем первого и второго рода разной сложности. Таким образом, основой любого цифрового автомата, обрабатывающего цифровую информацию, являются электронные элементы двух типов: логические или комбинационные и запоминающие. Логические элементы выполняют простейшие логические операции над цифровой информацией, а запоминающие служат для ее хранения. Как известно, логическая операция состоит в преобразовании по определенным правилам входной цифровой информации в выходную.

Можно считать, что элементарные логические функции являются логическими операторами упомянутых электронных элементов, т.е. схем. Каждая такая схема обозначается определенным графическим символом. (Они были представлены выше — Элементы И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ)

В качестве примера ниже представлена схема электрическая функциональная логического преобразователя (комбинационного автомата), реализующего логическую функцию в элементном базисе из логических элементов И, ИЛИ, НЕ.

Для закрепления предлагаю, самостоятельно синтезировать логическую схему, реализующую следующие логические функции:

Сделать это можно к примеру в Electronic workbench.

Вот для примера первое выполненное задание:

И файл ewb 5.12.

Hint: Для того чтобы включить условные обозначения в соответствии с отечественными ГОСТ-ами в файл настроек EWB.INI нужно добавить строку DIN = ON

На этом первая часть статьи заканчивается. Надеюсь, что она была не слишком утомительной. Все вышеописанное необходимо для понимания принципов работы с сигналами в электрических схемах. В следующей статье будут рассмотрены способы минимизации логических функций, понятие абстрактного автомата и пример синтеза RS-триггера.

Схемотехника для начинающих и чайников

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Честно говоря, я не очень люблю термин «чайник», по мне лучше говорить «начинающий», но здесь все зависит от того кто как себя сам позиционирует.

Здесь я планирую рассмотреть самые основы схемотехники, ее азы, причем ограничиваться просто публикацией различных схем не собираюсь.

Несмотря на то, что схемотехника рассматривает все устройства как «черные ящики», то есть, игнорируя физические процессы, определяющие принцип их работы, для введения в схемотехнику, считаю необходимым уделять внимание рассмотрению принципов работы отдельных компонентов, их элементарных сочетаний, однако, делать это буду без излишнего «фанатизма».

Дело в том, что помимо достаточно сложных радиоэлементов, к которым относятся, например, всевозможные микросхемы, внутреннее устройство которых мы рассматривать не будем (начинающим это сложно) схемотехника использует различные дискретные элементы — диоды, резисторы, стабилитроны и пр., знание основных принципов работы которых может оказаться полезным.

Хочу отметить две основные задачи схемотехники:

• построение схемы какого либо устройства на базе отдельных элементов,
• анализ работы того или иного изделия на основе работы его составных частей.

Кстати, поскольку любое, даже самое сложное устройство, может быть приведено к достаточно простым комбинациям электрических (электронных) компонентов настоятельно рекомендую начинающим схемотехникам уделить должное внимание вопросам функционирования именно элементарных узлов.

Должен заметить, что схемотехника — направление достаточно сложное, требует специальных знаний в целом ряде смежных областей, однако, начинающим может хватить элементарного владения основными законами электротехники — Ома и Кирхгофа, тем более, что задачу подготовки инженеров — разработчиков электронной аппаратуры не ставлю.

Менее всего претендуя на создание всеобъемливающего пособия по схемотехнике, надеюсь, что предлагаемые статьи будут полезны для начинающих, желающих приобрести первоначальные знания о разработке, анализе различных схем.

На данный момент доступны следующие материалы:

Резисторы — элементы, без которых представить схемотехнику невозможно.

Диоды — тоже достаточно простые приборы, однако, могут находить применение в очень простых, одновременно полезных схемах. Схемотехника использует их очень часто.

Транзисторы. Транзистор был изобретен в 50-х годах прошлого века, его появление произвело настоящий фурор — достаточно сказать, что его изобретатели получили Нобелевскую премию.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Схемотехника | Электроника для всех

При работе с микроконтроллерами важнейшим девайсом являетя программатор, именно он может залить в МК нашу программу. Он же часто становится камнем преткновения на пути освоения AVR.
 

Дело в том, что для работы простейшего программатора, не требующего в своем составе микроконтроллера, нужен компьютер с COM или LPT портом, причем желательно с частотой процессора не выше гигагерца-двух. Да операционную систему подревней — WinXP или Win2K. А это ныне редкость.
 

С другой стороны, для USB программаторов нужно предварительно прошить контроллер. А чем его прошить? Вот тут и возникает проблема курицы и яйца — как прошить контроллер программатора не имея программатора.
 

Не так давно появилось решение позволяющее сделать надежный и быстрый USB программатор AVR на базе тупой, непрограммируемой, логики.
 

Bitbang, что это такое и с чем его едят
Это не что иное как прямое управление выводами какого либо порта. В COM порт можно отправить байт через какой либо высокоупровневый API и он просто выйдет через линию TX потоком стандартого RS232 сигнала.
А можно достучаться напрямую до регистров отвечающих за состоянием каждого пина порта и дрыгая их как нам угодно сэмулировать через тот же COM порт не только RS232, но и SPI, I2C или Dallas 1-wire, HD44780 протокол, применив простейший тупой обвяз. Это и будет битбанг.
 

В старых программаторах вроде SiProg (PonyProg) или в схеме Громова так и было сделано с COM портом. И работало надежно и стабильно. Но, увы, СОМ порт ушел в небытье, а при попытке сделать то же самое с виртуальным COM портом на конвертере USB-RS232 ничего не получалось. Т.к. заточен он был все же на работу нормального COM порта, а для битбанга приходилось извращаться. В результате такие схемы либо не работали вовсе, либо работали ОЧЕНЬ медленно, прошивая контроллер за час-полтора, что ни в какие ворота не лезет.
 

Все изменилось с появлением микросхемы конвертера USB-UART FT232R у которой стал доступен битбанг режим не через виртуальный COM порт, а напрямую через драйвер FTDI. И вот тут наступила нирвана.
 

За битбанг там отвечает 8 выводов. Вот их раскладка.

 
В даташите ее нет, но она есть в аппликухе Application Note AN_232R-01 for the FT232R and FT245R Bit Bang Modes
 

В результате, из одной только FTDI получается первоклассный скоростной программатор, прошивающий 16кб прошивки за 10-12 секунд и это вместе с верификацией!!!
 

А из деталей надо ТОЛЬКО микросхему FT232RL, два конденсатора на 0.1uF и гнездо USB. ВСЕ! Ну и проводочки естественно.
 

Схема включения получается следующей:

(далее…)

Read More »

Схемотехника . Введение в схемотехнику

1. Введение

Схемотехника — это наука о проектировании и исследовании схем
электронных устройств.
Слова проектирование и исследование достаточно понятны, они
говорят нам о том, что в схемотехнике, как и во многих других научнотехнических дисциплинах, большинство задач можно разделить на
два класса:
задачи синтеза («объединения ранее разрозненных вещей») —
создание схемы некоего устройства из отдельных деталей или блоков.
задачи анализа («расчленения целого на составные части») —
исследование поведения и свойств большой системы на основании
информации о свойствах её составляющих.
Введение в схемотехнику
1
Слово схема нуждается в отдельном пояснении. Предмет изучения
схемотехники — это схемы, и этот термин имеет два значения:
Во-первых, электрическая схема — это условное графическое
представление некоторой электрической цепи. В зависимости от
назначения используются различные виды схем (принципиальная схема,
эквивалентная схема и другие).
Во-вторых, схема — это сама электрическая цепь (например,
интегральная схема).
Можно сказать, что задача схемотехники — это анализ и проектирование
реальных электронных устройств.
Введение в схемотехнику
2
Базовые дисциплины для изучения схемотехники
Электроника
Теория электрических цепей
Введение в схемотехнику
3
Диплексор
Фильтр
приема
(ВЦ)
УРЧ
(МШУ)
ФПЧ
СМ (ФСИ)
fC
УПЧ
f ПР
ЦФНЧ
АЦП
f Г1
ЦФНЧ
Синтезатор
частот
Фильтр
передачи
Память
от передатчика
I
ЦГ
Q
ПГ
к передатчику
Сигнальный процессор
(ЦОС)
SIM
Демодулятор
Деперемежитель
Декодер канала
Декодер речи
Клавиатура
Дисплей
ЦАП
АЦП
Упрощенная структурная схема мобильного терминала сети подвижной
радиосвязи (приемная часть)
Введение в схемотехнику
4
Литература
1. Травин
Г.А..
Основы
схемотехники
устройств
радиосвязи,
радиовещания и телевидения: Учебное пособие для вузов. – 2-е изд.,
испр. – М.: Горячая линия–Телеком, 2009.–592с.
2.
Травин Г.А.. Основы схемотехники устройств радиосвязи,
радиовещания и телевидения: Учебное пособие.– М.: Высшая школа,
2007.–606с.
3. В.Н. Павлов, В.Н. Ногин. Схемотехника аналоговых электронных
устройств – 2-е изд., испр. – М.: Горячая линия-Телеком, 2001. — 320с.
4. С.Н. Архипов, М.С. Шушнов. Практикум по аналоговой схемотехнике
устройств телекоммуникаций: учеб. пособие; Сиб. гос. ун-т
телекоммуникаций и информатики. — Новосибирск : СибГУТИ, 2014. 154 с.
5. М. С. Шушнов. Методические указания по выполнению контрольной
работы по дисциплине «Схемотехника телекоммуникационных
устройств»: учеб.-метод. пособие; Сиб. гос. ун-т телекоммуникаций и
информатики. — Новосибирск : СибГУТИ, 2015. — 33 с.
Введение в схемотехнику
5

Расширенный список литературы по теме: Схемотехника

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Авдеев, В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование / В.А. Авдеев. — М.: ДМК, 2016. — 848 c. 2. Аверченков, О.Е. Схемотехника: аппаратура и программы / О.Е. Аверченков. — М.: ДМК, 2014. — 588 c. 3. Амосов, В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств / В. Амосов. — СПб.: BHV, 2012. — 560 c. 4. Амосов, В.В. Схемотехника и средства проектирования цифровых устройств / В.В. Амосов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2012. — 560 c. 5. Ашихмин, А.С. Цифровая схемотехника. Шаг за шагом / А.С. Ашихмин. — М.: Диалог-МИФИ, 2008. — 304 c. 6. Ашихмин, В.Н. Цифровая схемотехника Шаг за шагом / В.Н. Ашихмин. — М.: Диалог-МИФИ, 2008. — 304 c. 7. Блюм, Х. Схемотехника и применение мощных импульсных устройств / Х. Блюм. — М.: Додэка, 2008. — 352 c. 8. Бойко, В.И. Схемотехника электронных систем. Аналоговые и импульсные устройства / В.И. Бойко, А.Н. Гуржий, В.Я. Жуйков [и др.]. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 496 c. 9. Бойко, В.И. Схемотехника электронных систем. Цифровые устройства: Учебник / В.И. Бойко, А.Н. Гуржий, В.Я. Жуйков [и др.]. — СПб.: БХВ-Петербург, 2004. — 512 c. 10. Бойко, В.И. Схемотехника электронных систем. Аналоговые и импульсные устройства. / В.И. Бойко. — СПб.: BHV, 2004. — 496 c. 11. Валь, Г. Минишпионы. Схемотехника / Г. Валь. — СПб.: КОРОНА-Век, 2016. — 464 c. 12. Волонович, Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств / Г.И. Волонович. — М.: ДМК, 2015. — 528 c. 13. Давиденко, Ю.Н. 500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в освещении. Эффективное электропитание люмин-ых, галогенных ламп, светодиодов, элементов / Ю.Н. Давиденко. — СПб.: Наука и техника, 2008. — 320 c. 14. Давиденко, Ю.Н. 500 схем для радиолюбителей. Современная схемотехника в освещении / Ю.Н. Давиденко. — СПб.: Наука и техника, 2008. — 320 c. 15. Динц, К.М. P-CAD 2006. Схемотехника и проектирование печатных плат / К.М. Динц, А.А. Куприянов. — СПб.: Наука и техника, 2009. — 320 c. 16. Динц, К.М. P-Cad 2006: Схемотехника и проектирование печатных плат / К.М. Динц. — СПб.: Наука и техника, 2009. — 320 c. 17. Игнатов, А.Н. Микросхемотехника и наноэлектроника: Учебное пособие / А.Н. Игнатов. — СПб.: Лань, 2011. — 528 c. 18. Кашкаров, А. Импульсные источники питания. Схемотехника и ремонт / А. Кашкаров. — М.: ДМК, 2014. — 184 c. 19. Корис, Р. Справочник инженера-схемотехника / Р. Корис, Х. Шмидт-Вальтер. — М.: Техносфера, 2006. — 608 c. 20. Кучумов, А.И. Электроника и схемотехника: Учебное пособие / А.И. Кучумов. — М.: Гелиос АРВ, 2011. — 336 c. 21. Лехин, С.Н. Схемотехника ЭВМ / С.Н. Лехин. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010. — 672 c. 22. Логвинов, В.В. Схемотехника телекоммуникационных устройств, радиоприемные устройства систем мобил. и стацион. радиосвязи, теория электрических цепей / В.В. Логвинов и др. — М.: Солон-пресс, 2013. — 656 c. 23. Миленина, С.А. Электротехника, электроника и схемотехника: Учебник и практикум для академического бакалавриата / С.А. Миленина, Н.К. Миленин. — Люберцы: Юрайт, 2015. — 399 c. 24. Миленина, С.А. Электротехника, электроника и схемотехника: Учебник и практикум для академического бакалавриата / С.А. Миленина, Н.К. Миленин. — Люберцы: Юрайт, 2016. — 399 c. 25. Миленина, С.А. Электротехника, электроника и схемотехника: Учебник и практикум для СПО / С.А. Миленина, Н.К. Миленин. — Люберцы: Юрайт, 2016. — 399 c. 26. Муханин, Л.Г. Схемотехника измерительных устройств / Л.Г. Муханин. — СПб.: Лань, 2009. — 288 c. 27. Мышляева, И.М. Цифровая схемотехника / И.М. Мышляева. — М.: Издательский центр Академия, 2004. — 400 c. 28. Новиков, Ю.Н. Микросхемотехника и наноэлектроника: Учебное пособие / Ю.Н. Новиков. — СПб.: Лань П, 2016. — 528 c. 29. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 ч. часть 1: Учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов. — Люберцы: Юрайт, 2016. — 382 c. 30. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 ч. часть 2: Учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов. — Люберцы: Юрайт, 2016. — 421 c. 31. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 т: Учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов. — Люберцы: Юрайт, 2015. — 804 c. 32. Павлов, В.Н. Схемотехника аналоговых электронных устройств: Учебное пособие / В.Н. Павлов. — М.: ИЦ Академия, 2008. — 228 c. 33. Перепелкин, Д.А. Схемотехника усилительных устройств: Учебное пособие для вузов / Д.А. Перепелкин. — М.: Горячая линия -Телеком , 2014. — 238 c. 34. Попов, Л.Н. Схемотехника цифровых вычислительных устройств / Л.Н. Попов. — М.: Вузовская книга, 2015. — 116 c. 35. Ровдо, А. Схемотехника усилительных каскадов на биполярных транзисторах / А. Ровдо. — М.: Додэка XXI, 2008. — 256 c. 36. Саврушев, Э. P-CAD 2006 Руководство схемотехника, администратора / Э. Саврушев. — М.: Бином-Пресс, 2011. — 768 c. 37. Саврушев, Э.Ц. P-CAD 2006 Руководство схемотехника, администратора библиотек, конструктора / Э.Ц. Саврушев. — М.: Бином, 2014. — 768 c. 38. Селф, Д. Схемотехника современных усилителей / Д. Селф. — М.: ДМК, 2015. — 528 c. 39. Титце, У. Полупроводниковая схемотехника: справочное руководство / У. Титце, К. Шенк. — М.: Мир, 1982. — 512 c. 40. Топильский, В.Б. Схемотехника измерительных устройств / В.Б. Топильский. — М.: Бином. Лаборатория знаний, 2006. — 232 c. 41. Угрюмов, Е. Цифровая схемотехника / Е. Угрюмов. — СПб.: BHV, 2007. — 800 c. 42. Угрюмов, Е. Цифровая схемотехника / Е. Угрюмов. — СПб.: BHV, 2010. — 816 c. 43. Угрюмов, Е.П. Цифровая схемотехника: Учебное пособие для вузов / Е.П. Угрюмов. — СПб.: БХВ-Петербург, 2010. — 816 c. 44. Чикалов, А.Н. Схемотехника телекоммуникационных устройств: Учебное пособие для вузов / А.Н. Чикалов, С.В. Соколов, Е.В. Титов. — М.: РиС, 2016. — 322 c. 45. Шустов, М.А Практическая схемотехника. Контроль и защита источников питания.Кн.4. Изд.2. / М.А Шустов. — М.: Додэка XXI, 2007. — 184 c. 46. Шустов, М.А Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. / М.А Шустов. — СПб.: Наука и техника, 2013. — 352 c. 47. Шустов, М.А. Практическая схемотехника. Кн. 4 Контроль и защита источников питания. / М.А. Шустов. — М.: Додэка, 2007. — 184 c. 48. Шустов, М.А. Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах / М.А. Шустов. — СПб.: НиТ, 2013. — 352 c.

Схемотехника | Актуальный список литературы за 2015-2019 гг.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 1. Авдеев, В.А. Периферийные устройства: интерфейсы, схемотехника, программирование / В.А. Авдеев. — М.: ДМК, 2016. — 848 c. 2. Валь, Г. Минишпионы. Схемотехника / Г. Валь. — СПб.: КОРОНА-Век, 2016. — 464 c. 3. Волонович, Г.И. Схемотехника аналоговых и аналогово-цифровых электронных устройств / Г.И. Волонович. — М.: ДМК, 2015. — 528 c. 4. Зиатдинов, С.И. Схемотехника телекоммуникационных устройств: Учебник / С.И. Зиатдинов. — М.: Academia, 2018. — 48 c. 5. Зиатдинов, С.И. Схемотехника телекоммуникационных устройств: Учебник / С.И. Зиатдинов. — М.: Академия, 2018. — 128 c. 6. Кравченко, В.Б. Электроника и схемотехника: Учебное пособие / В.Б. Кравченко, Е.А. Бородкин. — М.: Academia, 2017. — 640 c. 7. Кравченко, В.Б. Электроника и схемотехника: Учебное пособие / В.Б. Кравченко. — М.: Академия, 2016. — 304 c. 8. Миленина, С.А. Электротехника, электроника и схемотехника: Учебник и практикум для СПО / С.А. Миленина, Н.К. Миленин. — Люберцы: Юрайт, 2016. — 399 c. 9. Миленина, С.А. Электротехника, электроника и схемотехника: Учебник и практикум для академического бакалавриата / С.А. Миленина, Н.К. Миленин. — Люберцы: Юрайт, 2015. — 399 c. 10. Миленина, С.А. Электротехника, электроника и схемотехника: Учебник и практикум для академического бакалавриата / С.А. Миленина, Н.К. Миленин. — Люберцы: Юрайт, 2016. — 399 c. 11. Муханин, Л.Г. Схемотехника измерительных устройств. Учебное пособие / Л.Г. Муханин. — СПб.: Лань, 2019. — 284 c. 12. Новиков, Ю.Н. Микросхемотехника и наноэлектроника: Учебное пособие / Ю.Н. Новиков. — СПб.: Лань П, 2016. — 528 c. 13. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 ч. часть 1: Учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов. — Люберцы: Юрайт, 2016. — 382 c. 14. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 ч. часть 2: Учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов. — Люберцы: Юрайт, 2016. — 421 c. 15. Новожилов, О.П. Электроника и схемотехника в 2 т: Учебник для академического бакалавриата / О.П. Новожилов. — Люберцы: Юрайт, 2015. — 804 c. 16. Попов, Л.Н. Схемотехника цифровых вычислительных устройств / Л.Н. Попов. — М.: Вузовская книга, 2015. — 116 c. 17. Селф, Д. Схемотехника современных усилителей / Д. Селф. — М.: ДМК, 2015. — 528 c. 18. Черепанов, А.К. Микросхемотехника: Учебник / А.К. Черепанов. — М.: Инфра-М, 2018. — 416 c. 19. Черепанов, А.К. Микросхемотехника: Учебник / А.К. Черепанов. — М.: Инфра-М, 2017. — 416 c. 20. Чикалов, А.Н. Схемотехника телекоммуникационных устройств: Учебное пособие для вузов / А.Н. Чикалов, С.В. Соколов, Е.В. Титов. — М.: РиС, 2016. — 322 c. 21. Шустов, М.А Цифровая схемотехника. Практика применения / М.А Шустов. — СПб.: Наука и техника, 2018. — 432 c. 22. Шустов, М.А Цифровая схемотехника. Основы построения / М.А Шустов. — СПб.: Наука и техника, 2018. — 320 c.

Внутренняя схема

— обзор

В этом разделе мы рассмотрим сбор данных в сегменте Ethernet и их анализ на предмет хорошей или плохой производительности. Следует учитывать множество факторов; когда вы закончите, вы сможете определить, исправна ваша сеть или нет. Если вам нужно освежить в памяти Ethernet, еще раз посетите главу 1 «Введение в Sniffer Pro». В этом разделе мы рассмотрим проблемы с производительностью Ethernet, которые могут присутствовать в сети, и способы их решения.

Мониторинг производительности Ethernet

Хотя в этом разделе не рассматриваются все детали Ethernet и его истории, в нем обсуждается, как отслеживать производительность Ethernet и устранять возможные проблемы с помощью анализатора сети и протоколов Sniffer Pro.Если вам нужна дополнительная информация о деталях Ethernet, вернитесь к главе 1, чтобы получить актуальный обзор Ethernet и его функций. Затем, если вы все еще жаждете информации об Ethernet, всех его версиях и типах, вы можете посетить немало сайтов для получения дополнительной информации. На веб-сайте Cisco www.cisco.com представлена ​​разнообразная информация об Ethernet. У WildPackets есть отличный сборник, который вы можете использовать по основам Ethernet, на сайте www.wildpackets.com. Конечно, будет полезен сайт IEEE: www.ieee.org предоставит больше документации по Ethernet и стандартам 802, чем вы когда-либо хотели. Эта информация поступает непосредственно от создателей и хранителей стандартов Ethernet, поэтому там можно найти ответы на любые вопросы, которые остались без ответа. Если ничего не помогает, вы также можете отправить электронное письмо в IEEE; они реагируют на запросы о предоставлении информации о стандартах.

ПРИМЕЧАНИЕ

Вы можете контролировать производительность любого сетевого узла, анализируя время его отклика. Важно отметить, что вам нужно знать, как читать метки времени при декодировании, которое рассматривается в главе 3, но имейте в виду, что любой ответ менее одной десятой секунды считается плохой производительностью.

Здесь мы обсуждаем общие проблемы с производительностью Ethernet и то, что вы можете сделать, чтобы повысить производительность своей сети, используя правильные инструменты и ноу-хау. При обсуждении производительности Ethernet с нашими коллегами, коллегами и клиентами постоянно возникают одни и те же общие проблемы. Большинство клиентов могут не иметь той информации, которую имеете вы, как сертифицированный специалист по снифферу. Давайте посмотрим на некоторые очень распространенные проблемы, которые может понять каждый.

Уровни насыщения и коллизии

Сетевое насыщение — очень распространенная проблема, и ее сложно точно определить, потому что каждая сеть уникальна, и все сети имеют разные типы активности и поток трафика, причем все в разное время.Тем не менее, уровень насыщения — это то, что вы, , считаете приемлемым, учитывая установленные в отрасли пороговые значения и то, что ваша сеть способна обрабатывать на основе ваших базовых значений. В любой сети вы хотите рассмотреть дизайн, который устраняет все узкие места, ненужные широковещательные передачи и конфликты, которые могут повлиять на эту сеть. Некоторая низкая производительность приемлема для компаний с меньшим бюджетом. Вы должны придерживаться рекомендаций, сформулированных многими поставщиками, что может сбивать с толку, поскольку все они указывают разные числа.Еще раз, эмпирическое правило — от 40 до 50 процентов. Вы также должны быть реалистами, оценивая эти цифры. Если у вас нет бесконечного бюджета (обычно , а не в случае), вы застрянете на прошлогодних моделях, и ожидается, что они будут реализовывать новейшие технологии. Это компромиссные отношения, поэтому ожидайте, что производительность немного снизится. Давайте перейдем к тому, что вы можете сделать с тем, что у вас есть, и изучим наиболее распространенные причины проблем с производительностью в сети Ethernet.

Сетевое насыщение является обычным явлением, но если оно будет слишком высоким, у вас будет большое количество коллизий. Однажды мы работали над клиентским сайтом, в котором было три концентратора в качестве ядра сети и подключенный к ним маршрутизатор, ведущий к удаленному сайту компании. Индикатор столкновения на порте Ethernet маршрутизатора постоянно мигал. Даже не подключив портативный компьютер, чтобы начать мониторинг сети, мы уже знали, что существует проблема коллизии.

Как только вы увидите, что у вас есть проблема в сети Ethernet, одним из ваших приоритетов должен быть размер домена коллизии.Повторюсь из главы 1, Ethernet основан на протоколе множественного доступа / обнаружения конфликтов с контролем несущей (CSMA / CD). CSMA / CD определяет метод доступа, который использует Ethernet. Термин множественный доступ относится к тому факту, что многие станции, подключенные к одному кабелю или концентратору, имеют возможность передавать. Каждой станции предоставляются равные возможности, и ни одна станция не имеет приоритета над другой. Контроль несущей описывает, как станция Ethernet прослушивает канал перед передачей.Перед передачей станция проверяет, что на канале нет других сигналов. Станция Ethernet также прослушивает во время передачи, чтобы гарантировать, что никакая другая станция не передает данные одновременно. Когда две станции передают одновременно, происходит конфликт . Поскольку станции Ethernet слушают мультимедийные данные во время передачи, они могут идентифицировать эту ситуацию с помощью своих схем обнаружения коллизий. При возникновении коллизии передающая станция будет ждать произвольное время перед повторной передачей.

Область коллизии — это место, где происходят все эти действия. Большая область столкновения приводит к большему количеству возможных столкновений. Поскольку обнаружение коллизий в полудуплексной сети Ethernet является неизбежным злом, вы не можете уйти от него, используя то, что у вас есть. Чтобы уменьшить проблемы коллизий, создайте меньшие домены коллизий, добавив коммутатор в свою сеть. Коммутатор — это устройство, которое узнает, где находятся сетевые узлы, через MAC-адрес и запоминает, к какому порту подключен каждый узел.Вы можете рассматривать каждый порт коммутатора как отдельный домен конфликтов.

ПРИМЕЧАНИЕ

Когда вы реализуете виртуальные локальные сети и группируете порты в одну виртуальную локальную сеть, эта группа портов становится одним широковещательным доменом. Эта практика может быть полезна как специалистам по безопасности, так и сетевым аналитикам, ориентированным на производительность.

Давайте посмотрим, как простая замена оборудования может решить проблему с производительностью. На рис. 5.18 показаны четыре рабочие станции, подключенные к общему концентратору.Когда любая рабочая станция передает данные, концентратор получает данные, а затем повторно передает их через каждый порт. Можно с уверенностью предположить, что все узлы, независимо от того, предназначались ли данные для них или нет, необходимо прервать для обработки данных, а затем сбросить их. Хотя эта установка работает, для повышения производительности вам следует подумать о замене этого концентратора.

Рисунок 5.18. Производительность с использованием концентратора

В этом сценарии загрузка сети была высокой, поэтому для повышения производительности мы решили реализовать коммутатор, как показано на рисунке 5.19. На этом рисунке вы можете видеть, что коммутатор серии Cisco 2900XL заменил старый концентратор. Производительность повышается, поскольку после начальных этапов обучения коммутатора избыточный трафик, бесцельно отправляемый через каждый порт, либо устраняется, либо сводится к крайнему минимуму. Каждый порт — это отдельный домен коллизии. Когда коммутатор впервые запускает процесс пересылки кадров, он лавинно рассылает все порты до тех пор, пока не «узнает» расположение всего в сети, к которой он подключен. После этого он пересылает кадры на основе известных MAC-адресов и, в качестве последней попытки, заполняет все порты, если пункт назначения не может быть найден.

Рисунок 5.19. Разница в производительности при использовании коммутатора

Еще один момент, о котором стоит упомянуть, заключается в том, что вы можете настроить устройства в сети на использование полнодуплексного режима, если они на это способны. Эта практика устраняет коллизии, потому что канал, который использовался в какой-то момент для прослушивания провода в целях передачи, заменяется каналом, который передает и / или принимает. Помните также, что не следует основывать свой выбор на концентраторе или переключении только на скорости. Простая покупка коммутатора не гарантирует, что вы получите скорость передачи 100 Мбит / с, и вам не следует предполагать, что вы ограничены 10 Мбит / с при покупке концентратора.Основное различие между ними заключается в том, что коммутатор действительно может узнавать адреса и знать, на какой порт отправлять целевой трафик. Еще одна вещь, о которой следует помнить, — это то, что в наши дни стираются границы между устройствами и тем, что они могут делать. Самый безопасный вариант — проектировать свою сеть только после серьезного исследования того, какие устройства будут вам лучше всего служить.

Проблемы формирования кадров Ethernet

При анализе сети необходимо учитывать, что у вас могут быть серьезные проблемы формирования кадров Ethernet.Если в сети наблюдается большое количество ошибок кадров Ethernet, которые вы увидите в разделе «Подробные ошибки» на информационной панели, вам необходимо принять меры. Во-первых, очень высокое использование пропускной способности сети вызовет некоторые из этих проблем в неправильно спроектированной сети. Вы можете установить пороговые значения для обнаружения и сигнализации (для просмотра в журнале аварийных сигналов) этих проблем, чтобы вы могли их анализировать. Если вы видите, что использование находится в допустимых пределах и ниже порогового значения, а у вас все еще есть большое количество проблем с кадрированием, вам необходимо рассмотреть другие возможные источники проблемы.

ПРИМЕЧАНИЕ

Помните, что ошибки кадрирования не всегда указывают на критическую проблему. При анализе вы должны учитывать, что только определенные уровни, проанализированные по сравнению с общим трафиком в вашей сети, должны рассматриваться как проблемы. Вот почему так важен исходный уровень! Вы должны использовать свою голову и логически обдумать природу проблемы, прежде чем пытаться ее исправить. Прекрасный пример — это когда вы отслеживаете канал WAN и сначала подключаете канал.Интерфейс переполнен ошибками, и после очистки счетчиков интерфейса и некоторого наблюдения вы видите, что ошибки, как правило, быстро исчезают. Если бы вы взглянули на интерфейс только на мгновение, вы бы предположили, что это серьезная проблема, хотя на самом деле проблемы вообще не было.

Как будто коллизий в сети было недостаточно, вы даже можете рассчитывать на наличие различных типов коллизий! В мире Ethernet у вас может быть локальных коллизий или удаленных коллизий , а также поздних коллизий или ранних коллизий.Имейте в виду, что если ваши протоколы нижнего уровня не чисты и не исправны, вы можете неправильно диагностировать проблемы верхнего уровня. Обычно мы говорим, что вода течет вниз, но в данном случае на самом деле она течет вверх. Проблемы нижнего уровня вызовут или усилят проблемы верхнего уровня.

Давайте посмотрим на эти типы конфликтов:

▪

Локальные конфликты При возникновении чрезмерных локальных конфликтов сертифицированный специалист сниффер должен следить за высокой загрузкой локальной сети, к которой подключен Sniffer Pro.Высокий уровень локальных коллизий указывает на то, что слишком много узлов совместно используют среду передачи и / или неправильный дизайн кабеля и топологии, длина которых могла быть увеличена или, возможно, превышена.

▪

Удаленные коллизии Когда происходят чрезмерные удаленные коллизии, сертифицированный специалист сниффер должен искать возможность того, что удаленный сегмент полностью переполнен или что аппаратное устройство между вами и этим удаленным сегментом не работает должным образом.Перекрещиваемое устройство может быть концентратором или повторителем.

▪

Поздние коллизии Поздние коллизии происходят в первых 64 байтах пакета. Когда возникают чрезмерные поздние конфликты, сертифицированный специалист сниффер должен искать исходную сетевую карту, чтобы проверить фактические сетевые адаптеры в сегменте на предмет взаимодействия или других проблем, связанных с неисправностью, таких как отключение времени. Разумный выбор дизайна — сохранить стандартизованные сетевые карты в вашей сети. Внедрение сетевых адаптеров от нескольких поставщиков в вашей сети не является разумным выбором, потому что каждый сетевой адаптер построен с разной архитектурой и может вызвать серьезные проблемы в сети в случае несоответствия.Это когда совместимость становится очень очевидной. Поздние столкновения также могут быть результатом неправильно выполненных электромонтажных работ или несоблюдения заданных спецификаций по длине или расстоянию.

Чтобы повторить другие проблемы, которые мы рассмотрели ранее в таблице 5.2, давайте посмотрим на некоторые из этих ошибок более критически. Большинство перечисленных ошибок обычно связаны с аппаратной проблемой. Сетевая карта отправляющей станции могла иметь проблему, и это, в свою очередь, приводило к ошибкам CRC, длинным и коротким кадрам и ошибкам в сети.Опять же, убедитесь, что вы потратили некоторое время на попытки стандартизировать сетевую среду на этапе проектирования сетевого планирования. Теперь давайте более подробно рассмотрим некоторые распространенные ошибки:

▪

Jabbers Jabber — это фрейм, размер которого слишком велик, и в нем есть ошибка CRC. Когда отмечается шаблон длинных пакетов (превышающих размер) в сети, это может быть признаком того, что возникают jabbers. Джабберинг указывает на отказ сетевого адаптера или другого аппаратного устройства.

▪

Длинные и короткие кадры При возникновении чрезмерно длинных или коротких кадров сертифицированный специалист сниффер должен искать неисправную сетевую карту или трансивер на предмет возможных проблем с внутренней схемой сетевого адаптера.

▪

CRC CRC или контрольная сумма — это ошибка, которая возникает, если контрольные суммы, вычисленные исходным узлом и Sniffer Pro, не совпадают. Плохие сетевые адаптеры или драйверы обычно вызывают ошибки выравнивания CRC . Как правило, вы можете использовать анализатор Sniffer Pro, чтобы найти связанный MAC-адрес рассматриваемой карты и либо обновить драйверы, либо заменить их.

ПРИМЕЧАНИЕ

Ошибки CRC не должны никогда не превышать на один на каждый миллион байтов данных на сегмент, который вы анализируете.

В сетях с очень старым оборудованием и в грязной среде проблемы с сетью усиливаются. Адаптеры и контакты, покрытые грязью и копотью, создают такие проблемы, как ошибки CRC и треп. Однажды у нас была возможность работать в компании, у которой были проблемы с электроснабжением в своем районе. Было совершенно очевидно, что скачки напряжения, скачки напряжения и полное отключение электричества были обычным явлением. Машины, подключенные к сети, испытывали проблемы с получением всех этих скачков напряжения. Эти скачки даже повредили стойку ступиц, и все они требовали замены.Часто вам говорят, что сетевая карта устарела или повреждена; теперь вы знаете несколько возможных причин.

Проектирование и планирование…

Напрягите свою сеть

Наконец-то вы можете отомстить! Если каждый в вашей жизни и на вашей работе вызывает у вас стресс, теперь вы можете избавиться от этого в своей сети!

Если не считать шуток, у вас есть инструмент, который можно использовать для генерации трафика в сети, чтобы моделировать и упреждающе планировать периоды высокой загрузки. Выбрав Tools | Packet Generator , вы можете использовать инструмент, предназначенный для выполнения стресс-тестирования.Вы можете увидеть генератор пакетов на рисунке 5.20.

Рисунок 5.20. Генератор пакетов Sniffer Pro

Когда вы открываете генератор пакетов, вы можете нажать третью кнопку слева на панели инструментов, чтобы открыть диалоговое окно «Отправить новый кадр». Будьте осторожны с этой функцией, потому что, если вы неправильно ее сконфигурируете, установив слишком высокий размер для непрерывной генерации, вы повесите свою машину и вам придется перезагрузиться. В диалоговом окне «Отправить новый кадр», показанном на рисунке 5.21, вы можете увидеть параметры для отправки непрерывных пакетов при 75-процентном использовании сети и максимальном размере кадра.

Рисунок 5.21. Использование диалогового окна «Отправить новый кадр»

Имейте в виду, что вы можете установить размер пакета только между 64 и 1518 байтами, как упоминалось ранее. Это абсолютные ограничения для размеров кадра Ethernet. Если вы попытаетесь установить слишком большой или слишком низкий размер пакета, вы получите сообщение об ошибке.

Как только вы начнете отправлять кадры, вы можете увидеть на вкладке «Подробности» главного окна генератора пакетов все отправленные данные, в каком размере и сколько раз, среди других элементов.Помните, что когда вы испытываете периодические проблемы, такие как частые ошибки в сети Ethernet, вы можете использовать эти методы генерации трафика, чтобы добавить основную нагрузку на сегменты вашей сети. Этот дополнительный трафик будет использоваться для устранения определенных типов сбоев, которые периодически наблюдаются в рассматриваемой сети. Создавая дополнительный сетевой трафик, вы наверняка обнаружите не так часто наблюдаемые сетевые ошибки для анализа.

Наконец, вы, , никогда не должны генерировать трафик в производственной сети без планирования отключения, в нерабочее время или без разрешения высшего руководства.Все, что вам нужно, — это завалить вашу сеть трафиком, превышающим тот, который у вас уже есть. Это также может вызвать беспокойство у ваших аналитиков по безопасности.

Аппаратные проблемы

Старые, поврежденные или неисправные сетевые адаптеры находятся в верхней части списка аппаратных проблем. По мере того, как сетевые адаптеры стареют и испытывают скачки напряжения (из-за отсутствия на ПК или сервере, не подключенного к источнику бесперебойного питания), они, как правило, создают проблемы, подобные тем, которые упоминались на предыдущих страницах. Дребезжащие сетевые адаптеры (карты, которые многократно отправляют данные снова и снова без каких-либо иных причин, кроме сбоя), как известно, приводят к отключению сетей, установке дорогостоящих каналов ISDN и поддержанию их в рабочем состоянии, а также вызывают многие другие проблемы, связанные с сетью.Также известно, что загрязненные сетевые адаптеры, адаптеры и трансиверы выходят из строя. В первую очередь, драйверы (программы, управляющие определенным типом устройств, подключенных к вашему компьютеру) во многих случаях наносили ущерб. Убедитесь, что вы следуете простым рекомендациям, например:

▪

Минимизируйте электростатический разряд Электростатический разряд или электростатический разряд — это реальность, поэтому обращайтесь с сетевыми картами осторожно и убедитесь, что вы правильно заземлены. Если бы у нас был доллар на каждого техника, с которым мы столкнулись, явно игнорируя этот простой шаг, мы могли бы уйти на пенсию пять лет назад.

▪

Стандартизация сетевых карт Посмотрим правде в глаза, оборудование глючит. Драйверы содержат программные ошибки, а устройства не всегда спроектированы для корректной работы с другими устройствами. Сохранение неизменности вещей просто облегчает вашу жизнь.

▪

Чистота Содержите сетевое оборудование в чистоте и при соответствующей температуре. Однажды у нас был опыт отправки в удаленное место, чтобы узнать, почему маршрутизатор и коммутатор перестали работать.Войдя в офис, мы сразу начали потеть. Когда мы вошли в сетевой шкаф, мы заметили, что на вершине шкафа роутера можно поджарить яйцо. Такого уровня температуры, конечно же, следует избегать. То же самое и с кабелями, лежащими в углу, пропитанными не данными, а капающей с потолка водой.

▪

Power Как упоминалось в этом разделе, вы должны знать, что неправильное питание компьютерных микросхем и схем обязательно приведет к их повреждению.Скачки напряжения убивают микросхемы.

Если говорить о кабельной разводке, это еще одна серьезная причина снижения производительности сети. Кабели с несоответствующими расстояниями, несоответствующие стандарты, такие как 568A и 568B, неправильно сделанные и неисправные кабели, кабели, проложенные мимо устройств, создающих помехи, для усиления EMI и / или RFI — все это может вызвать серьезные проблемы с производительностью в вашей сети. Вы можете использовать рефлектометр во временной области (TDR), чтобы находить и устранять проблемы с кабелями, когда вы с ними сталкиваетесь.Опять же, большинство этих проблем связано с исходным дизайном и администрированием.

ПРИМЕЧАНИЕ

Авторы и редакторы этой книги не могут не подчеркнуть важность хорошо задокументированной, управляемой, экологически безопасной и защищенной сети. Хорошо обслуживаемая сеть будет иметь решающее значение, когда возникнет проблема с производительностью — или, если на то пошло, любая проблема.

Петли STP и широковещательные штормы

Один из самых ужасающих событий, известных сетевому аналитику, — это петля связующего дерева .Это сетевая производительность дезинтегратор . Мало того, что это просто воняет, но эти петли сложно диагностировать и исправлять. Обычно они возникают в результате ошибки, внесенной в конфигурацию коммутаторов ядра сети. У нас была возможность увидеть эту ситуацию воочию, и это было не весело. Технический специалист, с которым мы работали, ввел неправильную команду в коммутатор Cisco Catalyst серии 5000. Это сразу настолько сильно снизило производительность в сети, что мы подумали, что все серверы вышли из строя.

Эта ситуация также может возникнуть, если связующее дерево отключено и кто-то подключает кабель к сети от одного устройства к другому для создания петли. Это, конечно, шанс, который вы получите, отключив Spanning Tree! Тем не менее, вы можете столкнуться с такой ситуацией только по ошибке, но об этом стоит упомянуть. Вы можете повысить производительность, убедившись, что корневой мост правильно расположен в центре блока ядра сетевой коммутации на более мощном коммутаторе, чем остальные сетевые коммутаторы.(Другими словами, вы не хотите, чтобы коммутатор был корневым мостом для вашей сети.)

В этом разделе мы рассмотрели мониторинг производительности и анализ Ethernet в реальном времени с помощью анализатора Sniffer Pro. Сразу отметим, что этот предыдущий раздел относился к Ethernet, но не обязательно к Ethernet в полнодуплексном режиме. При анализе полнодуплексного режима вам потребуется дополнительное оборудование (модуль полнодуплексного режима), доступный в NAI.

Давайте теперь посмотрим на другую технологию нижнего уровня — Token Ring.

Настройка и реализация…

Обнаружение проблем производительности Ethernet с помощью Cisco IOS

Начните с изучения интерфейса на вашем коммутаторе. Вы можете ввести show interface FastEthernet 0/1 в командной строке консоли:

Вы можете выбрать любой доступный интерфейс для просмотра, изменив модуль и номер порта в конце команды show , или вы можете просмотреть все интерфейсы с помощью просто набрав , покажите интерфейсы . Из предыдущего вывода видно, что ошибки можно находить довольно быстро.Вы можете сбросить счетчики на интерфейсе (очистить счетчики) , а затем начать просмотр интерфейса и наблюдение за ошибками, увеличивающими счетчики, если они возникают. Теперь посмотрите на некоторые счетчики в нижней части вывода. Вы должны быть знакомы с некоторыми именами, такими как ошибки CRC и многоадресные рассылки. Сетевые аналитики обычно используют все инструменты, которые они могут найти для выявления и анализа сетевых проблем.

Если вы используете коммутатор Cisco Catalyst, который использует код на основе «set», вы можете использовать команду show port .Эта команда показывает достаточно статистики, чтобы у вас закружилась голова. Вы найдете подробные ошибки на каждом порте вашего коммутатора, включая все ошибки, которые мы уже выделили: ранты, CRC и многое другое. Вы также можете указать точный порт, который хотите просмотреть, с помощью той же команды, за которой следует модуль и номер порта.

Вы также можете использовать команду show tech-support на базе iOS, чтобы одновременно вызвать комбинацию множества команд устранения неполадок. Вы также получите статистику производительности от этой команды.

Схемотехника — Fallout 4 Wiki Guide

Последняя редакция: 3 ноября 2016 г. 18:09

Схема — это предмет, который можно получить или создать, выбросив определенный предмет. Этот предмет является неотъемлемой частью Ремесла, а также важным элементом для поддержания поселения!

Схемотехнику можно создать, отказавшись от следующих элементов:

реклама

903 Facebook Circuitry превращает фирменное электричество в современную тяжелую музыку.Годы экспериментов в разных жанрах привели к созданию мощного, изнурительного ритма, противоядия от которого не существует. Сочетая элементы современного прогрессив-метала с классическим металкором, дэтом и запоминающимися хуками, Circuitry стремятся представить свой фирменный звук аудитории, переполненной EDM и хип-хопом. Острота ритма и энергичное живое шоу Circuitry за их сравнительно недолгое существование завоевали преданность преданных с широким спектром вкусов. Группа обращается к любителям панка, хардкора, металла и прогрессивной музыки и быстро завоевала репутацию серьезных исполнителей, творческих способностей и оптимистичного профессионализма.

Одноименный дебютный альбом представляет собой переполнение страстным артистизмом и взглядом на то, что видит будущее, поскольку группа постоянно совершенствует свое звучание. Лишние зацепки, потрясающие ритмы и гитарные мозаики из другого измерения присутствуют на протяжении всего релиза. Эта работа была встречена критиками на ItDjents среди других медиа-сайтов, благодаря чему группа стала Артистом месяца. Проигрывательные видеоролики «Unplug», «Rarefactions» и «The One Who Knocks» дошли до Geargods, пролив некоторый свет на инструментальную проницательность Circuitry и обратив внимание многих в процессе.

Невероятная кавер-версия классического произведения Тото «Африка» от Circuitry собрала тысячи просмотров на Youtube и послужила вдохновением для статьи Metalsucks, в которой рассказывается об их исполнении. Это открыло группу для еще одной демографической группы и стимулировало их стремительно растущее присутствие в металлическом сообществе. Вознесение в этом сообществе — нелегкий подвиг, поскольку бастионы пресыщенных пуристами металла и скептиков угрожают задушить каждый новый тлеющий тлеющий тлеющий уголек. Вместо того, чтобы поддаться удушению, Circuitry продвинулась вперед со своей яростной стойкостью к оригинальности, музыкальному мастерству и мелодичности.Группа категорически отвергает компромисс и вместо этого устраивает пожар звукового генезиса. Они демонстрируют безудержную преданность своему делу, что дает им уникальное преимущество — быть впереди всех.

Изначально видение гитариста и выпускника Беркли, Кристиана Колабелли и барабанщика Мэтта Гульельмо, группа из Лонг-Бранч, штат Нью-Джерси, с тех пор продвигается вперед с силой лавины. К Колабелли и Гульельмо присоединился вокалист / басист Кен Джонсон, чей талант и уникальная перспектива дополняют эту свирепую машину.Все трое разделяют ту же идеологию DIY и потратили бесчисленные часы на оттачивание каждого аспекта того, что делает Circuitry особенной.

Исследование изгиба жанра, потусторонняя гармония, безупречное написание песен и контролируемый хаос — это всего лишь беглый взгляд на то, что может предложить этот титан, состоящий из четырех частей. Несмотря на относительно молодость своего существования, Circuitry демонстрирует невероятную музыкальную зрелость, которая созреет только с возрастом. Проведя сравнения с Periphery, Animals as Leaders, Protest the Hero, Chiodos, Fall of Troy, Killswitch Engage и Circa Survive, очевидно, что группа находится в хорошей компании и отвергает эклектичные вкусы.Яркость определенно находится на горизонте для схемотехники.

В чем разница между схемой и схемой?

Схема — это термин, связанный с схемой .

Как существительное, разница между схемой

и схемой состоит в том, что схема — это электрические схемы, рассматриваемые как группа, а схема — это действие движения или вращения вокруг, или как по кругу или орбите; революция; как, периодический оборот Земли вокруг Солнца.

Как глагол

схема — это (устарело), ​​чтобы двигаться по кругу; обойти; распространять.

Другие сравнения: в чем разница?

Товар	Лом	WT	VAL
Печатная плата Assaultron	x5 Схема, x2 Серебро	2	100
Схема	. X13	5
Импульсный генератор сигнала бедствия	Схема x1, x2 Алюминий, x1 ядерный материал	1	5
Silver3681 x9 Карта цели с улучшенным целеуказанием x9 Пластик	0,25	9
Регистратор боевых данных	Схема x1, x2 Волоконно-оптика, x1 Медь	3	17 9026	Bearings 9026 , x3 Алюминий	0	300
Импульсный заряд термоядерного синтеза	Схема x2, x1 Медь, x5 Ядерный материал	3	31 Горячая пластина Схема, x1 медь, x1 винт	3	7
Неактивный генератор сигнала бедствия	Схема x1, x1 Ядерный материал, x2 Алюминий	1	5
Печатная плата военного класса	682
Радиолокационный передатчик Poseidon	x1 Схема, x3 Сталь	0	75
Радиолокационный передатчик	x3 9028 902 902 902 902	Регистратор	Схема x1, x1 Алюминий, x1 Ядерный материал, x1 Стекло	1	1
RFID-устройство	x1 Схема, x168
саботированные подшипники турбонасоса	x 1 Схема, x3 Алюминий	0	15
Сенсорный модуль	Схема x5, x2 Медь, x1 Сталь	2	30 , x3 Алюминий, x2 Ядерный материал	4	100
Телефон	Схема x2, x1 Медь, x2 Стекловолокно	3

Английский существительное ( схем ) электрических цепей считается группой конкретная система таких схем в конкретном устройстве; конструкция такой системы

Английский существительное ( en имя существительное ) Движение, вращение или вращение по кругу или орбите; революция; как, периодический оборот Земли вокруг Солнца. Окружность или расстояние вокруг любого пространства; мера линии вокруг области. * То, что окружает что угодно, как кольцо или корону. * Пространство, заключенное в круг или в пределах. * * (электричество) Замкнутый путь электрического тока, обычно предназначенный для определенной функции. Регулярное или назначенное путешествие с места на место для выполнения своего призвания в качестве судьи или проповедника. (юридический) Определенное подразделение штата или страны, установленное законом для посещения судьей или судьями с целью отправления правосудия. (юридический) (Методистская церковь) Район, в котором трудится странствующий проповедник. По аналогии с предыдущими тремя, набор театров, среди которых циркулируют одни и те же действия; особенно часто встречается в период расцвета водевиля. (устаревшее) изложение * Хулоет Ты не использовал схему слов. Связанные термины * печатная плата * автоматический выключатель * окружной суд * обходной * схема * Гальваническая цепь * Интегральная схема * печатная схема * короткое замыкание * Гальваническая схема Глагол ( en глагол ) (устаревший) для перемещения по кругу; обойти; распространять. (устарело) Для передвижения. Имея , закруглил воздух. —-

Применение самоадаптивной схемы для повышения надежности компьютера (10/97)

06.10.97

КОНТАКТЫ: Дэвид Ф.Солсбери, служба новостей (650) 725-1944;
электронная почта: [email protected]

Применение самоадаптивной схемы для повышения надежности компьютера

Повышение надежности вычислительных систем за счет использования передовых схем, которые могут реконфигурироваться на лету, является целью нового исследовательского проекта стоимостью 2,4 миллиона долларов в Стэнфордском центре надежных вычислений (SCRC).

ПКРК будет работать с учеными из компании Quickturn Design Systems, Маунтин-Вью, Калифорния.и Техасский университет в Остине по новой трехлетней программе развития, которая финансируется Агентством перспективных оборонных исследовательских проектов (DARPA). Название проекта ROAR (надежность, обеспечиваемая адаптивной реконфигурацией).

Адаптивная вычислительная система — это специализированный компьютер, который может автоматически перенастраивать себя в ответ на быстро меняющиеся требования к окружающей среде и вычислительным ресурсам. Такой компьютер стал возможным благодаря особому виду интегральной схемы, называемой программируемым устройством (FPI).Электрические пути в FPD фактически могут быть проложены бортовым контроллером. Таким образом, система, созданная с их помощью, может быть спроектирована так, чтобы оптимизировать себя для различных условий, включая отказы в полевых условиях. Недорогие коммерческие FPD легко доступны, но не нашли широкого применения в военных приложениях.

Министерство обороны США особенно заинтересовано в использовании адаптивных вычислений для относительно недоступных систем, которые работают в суровых и необычных условиях, включая поле боя и космическое пространство.Возможные применения включают автоматическое распознавание целей, а также обработку сигналов и изображений. Выполнение таких приложений на адаптивном оборудовании может существенно снизить стоимость системы за счет замены дорогостоящих компонентов, изготовленных по индивидуальному заказу, на коммерческие, готовые к использованию.

Исследователи ПКРК поняли, что способность адаптивной системы реконфигурировать себя должна быть способна компенсировать более высокую частоту отказов, которая может возникнуть, когда коммерческие микросхемы подвергаются жестким условиям.Поэтому они представили DARPA предложение, разработанное специально для того, чтобы определить, действительно ли такая система может обнаруживать и локализовать собственные дефекты оборудования, быстро перенастраивать себя, чтобы избежать их, и продолжать удовлетворительно функционировать.

«На сегодняшний день мало что сделано в области надежности адаптивных систем», — сказал Эдвард Дж. Маккласки, профессор электротехники и информатики в Стэнфордском университете. Он руководит ПКРК и является главным исследователем проекта.

Научный сотрудник по инженерным исследованиям ЛаНэ Авра и доцент-консультант Нирмал Саксена из ПКРК будут руководить проектом. Другими ключевыми участниками являются Майкл Р. Баттс, разработчик эмуляции Quickturn, и профессор Нур Туба из Техасского университета в Остине.

ПКРК проводит новейшие исследования в области проектирования и оценки надежных, тестируемых и обслуживаемых компьютерных систем с начала 1970-х годов.

Роль Quickturn в этом проекте будет заключаться в разработке методов быстрой реконфигурации адаптивных систем.Компания применит свой опыт в создании «виртуальных кремниевых» эмуляций электронных схем, которые позволят пользователям проверять правильность работы специализированных микросхем и специализированных интегральных схем с системным аппаратным и программным обеспечением.

«Адаптивные вычисления требуют быстро конфигурируемых аппаратных вычислительных платформ», — сказал Баттс. «Эта технология может заменить традиционные архитектуры фон Неймана и обещает увеличить мощность компьютеров в определенных приложениях от 100 до миллиона раз.»

Команда из Техасского университета изучит методы проектирования оборудования, которые позволят программируемым устройствам в полевых условиях тестировать себя и точно определять любые дефекты. «Наша цель — разрабатывать адаптивное оборудование, которое значительно увеличивает надежность при низких затратах», — сказал руководитель группы Туба.

Кроме того, Interra Inc. из Сан-Хосе, которая предоставляет программное обеспечение для автоматизации и услуги для высокотехнологичных отраслей, будет работать с исследователями SCRC над созданием усовершенствованных инструментов проектирования для этого проекта.

-30-

Примечание. Дополнительная информация о проекте доступна на веб-сайте ПКРК по адресу
http://www-crc.stanford.edu/projects/roarSummary.html

Дэвид Ф. Солсбери

Джим Хоппер, PH.D. | Ключевые схемы мозга

Введение

Отчасти можно понять, что мозг состоит из множества различных и взаимосвязанных схем .

(«Схема» просто означает совокупность областей мозга, которые работают вместе для выполнения определенных функций.)

После более чем двух десятилетий изучения и размышлений о том, что было наиболее полезно для тех, кого я обучаю (в основном терапевтов, полицейских, прокуроров, военачальников и руководителей высшего образования), я пришел к сосредоточению внимания на небольшом количестве ключевых умов. схемы.

Ключи к пониманию вашего мозга, вашего опыта и вашей жизни

Схемы, на которых я остановлюсь здесь, являются одними из наиболее изученных в нейробиологии. Для каждой схемы были проведены и опубликованы тысячи исследований в различных исследовательских лабораториях по всему миру.(Конечно, до сих пор существуют разногласия по поводу некоторых деталей, и уважаемые исследователи расходятся во мнениях относительно того, какие названия или ярлыки мы должны нанести на определенные схемы, но большинству из нас не нужно беспокоиться об этих вещах.)

Я сосредотачиваюсь на этих конкретных схемах для несколько важных причин. Во-первых, в отличие от многих других аспектов функции мозга, деятельность этих схем (по крайней мере частично) доступна сознательному осознанию . Во-вторых, поскольку мы можем осознавать их функционирование, , мы можем сделать существенный выбор в отношении того, как мы используем эти схемы в нашей жизни.И в-третьих, знакомство с этими схемами обеспечивает важную основу для понимания и использования основных мозговых и психологических процессов, которые могут принести либо страдание, либо исцеление и подлинное счастье.

Для тех, кто хочет, чтобы научные исследования подкрепляли мои учения об этих схемах, можно начать с главы моей книги, в которой есть ссылки на ключевые исследования и полный раздел ссылок. (Эти цитаты не являются исчерпывающими, и постоянно публикуются новые исследования.)

Те, кто что-то знает о мозге и, возможно, знаком с работами Дэниела Сигеля по межличностной нейробиологии, увидят, что я не организовываю вещи в соответствии с «триединой» моделью ствола мозга, «лимбической системой» и префронтальная кора. В моем подходе есть и другие отличия.

Мои ключевые схемы Подход , совместимый с схемами Сигеля и других и дополняющий их, проливает уникальный свет на мозговой опыт и процессы, которые являются фундаментальными для наших страданий, исцеления и счастья.

Я сосредотачиваюсь на шести ключевых схемах мозга, начиная со схемы страха, о которой вы, вероятно, слышали раньше (по крайней мере, одна ключевая структура, миндалевидное тело).

Однако еще более важны схемы поиска, удовлетворения и воплощения. Хотя вы, вероятно, не слышали о них раньше, я надеюсь, что вы дадите мне возможность объяснить, почему они являются абсолютно необходимыми схемами, чтобы мы могли их понять — и взять на себя ответственность — особенно когда дело доходит до исцеления и подлинного счастья.

Схема страха

Схема страха мозга включает миндалину и другие области мозга (например, гипоталамус и периакведуктальную серую). Это одна из самых известных и наиболее изученных схем в нейробиологии, которая является основным направлением исследований психологических травм и посттравматического стрессового расстройства (областей моей компетенции).

Схема страха запускает и реализует экстремальные реакции страха, но также и менее экстремальные реакции избегания, связанные с меньшими страхами или просто вещами, которые мы (т.э., наш мозг) находят отвращение.

Более экстремальные реакции страха, реализуемые схемой страха, включают замирание, учащенное сердцебиение, учащенное дыхание, поведение «драться или бегать» или даже паралич и обморок. (Я регулярно рассказываю о том, как схема страха в значительной степени определяет реакцию во время сексуального насилия, например, «Почему многие жертвы изнасилования не дерутся и не кричат» и «Нейробиология травм и сексуального нападения».)

Но схема страха не только для того, что пугает или пугает нас. Его запускает все, что нам неприятно и чего мы хотим избежать.Действительно, наиболее распространенный метод изучения схем страха у животных использует относительно легкие, но отталкивающие удары ногами, а не пугающие или травмирующие переживания, чтобы вызвать и изучить реакции страха и основы их мозга. Таким образом, мы можем также понимать это как схему страха / отвращения .

Фактически, схема страха постоянно включена, по крайней мере, до некоторой степени на холостом ходу, как детектор дыма, всегда ищущий признаки пожара. Контур страха автоматически и вне нашего понимания постоянно отслеживает окружающую среду на предмет признаков реальной или потенциальной угрозы, какой бы большой или маленькой она ни была.Это включает в себя вещи, которые связаны в памяти с плохим прошлым опытом (например, резкий тон голоса, суженные глаза) или просто вещи, которые являются незнакомыми или неожиданными.

Важно отметить, что переживания, которые запускают схему страха, если только они не вызывают чисто рефлексивную реакцию, неизменно задействуют схему поиска мозга (описана ниже). Наш мозг постоянно и автоматически — в течение миллисекунд — «помечает» некоторые переживания и вещи как неприятные и нежелательные, то есть как переживания и вещи, которые мы автоматически, , стремимся избежать и избежать, .

Когда возникают страхи и нежелательные эмоции, такие как грусть, одиночество или стыд (независимо от того, замечаем мы их или нет), наш мозг автоматически ищет от них побег, иногда вызывая привыкание. А для некоторых людей, пострадавших в важных отношениях, особенно в детстве, даже «положительный» опыт общения с другими людьми, например искренняя привязанность, забота или любовь, может быть нежелательным и вызывать страх и попытки убежать.

Короче говоря, наша схема страха всегда работает и постоянно влияет на то, как мы реагируем на неприятные и нежелательные переживания, какими бы большими или малыми они ни были.И, неоднократно запуская поисковые схемы мозга, он постоянно помогает определить, какие желания и надежды движут нашими мыслями и поведением.

Схема поиска

В отличие от миндалины и схемы страха, вы, вероятно, не слышали о схеме поиска , но это одна из самых важных схем в мозгу. Если бы не эта схема, мы бы не участвовали в каком-либо мотивированном поведении.

Схема поиска является частью « схемы вознаграждения » мозга, о которой вы, возможно, слышали, потому что, как и схема страха, это одна из наиболее изученных и наиболее устоявшихся схем в нейробиологии (благодаря десятилетиям исследований, финансируемых Национальный институт злоупотребления наркотиками).

Большинство нейробиологов до сих пор используют термин «схема вознаграждения», даже несмотря на то, что у нее есть подкомпоненты, включая схему поиска. Но некоторые ученые дали имена этой схеме, основываясь на различных взглядах на функционирование мозга в целом и на роль этой схемы в поведении и эмоциях. Название «поиск» было придумано Яаком Панксеппом, влиятельным нейробиологом, который сосредоточился (среди прочего) на том, как человеческий и животный мозг от рождения заставляет взаимодействовать с миром (а не «обрабатывать информацию»).

Исследователи обнаружили, что схема поиска — это то, что позволяет нам хотеть и искать всего, что связано с усилиями, будь то сознательные и преднамеренные усилия или автоматические и привычные усилия, основанные на обучении. Это может быть глоток воды или следующий прием пищи. Это может быть новое платье или рубашка, новая пара обуви или часов или новейшая технологическая игрушка. Это может быть нежный комментарий подруги, парня, супруга или партнера; похвала от коллеги или руководителя; или достижение жизненной цели.Или следующее обезболивающее, выпивка, выпивка или порно видео.

Как отмечалось выше, схема поиска — это то, что движет нашими попытками избежать и избежать нежелательных переживаний, которые активировали схему страха и отвращения. Нежелательные переживания, которых мы стремимся избежать и избежать, могут быть небольшими, например раздражающий звук или зуд; более серьезные вещи, такие как острая боль в травмированном колене или чувства, вызванные криком на нас; или действительно важные вещи, например, каково это быть в несчастном браке, или когда кто-то, кого вы любите, умирает от рака, подвергается жестокому обращению или несправедливо заключен в тюрьму, или когда видит друга, убитого на войне или на улице.

Поскольку цепь поиска — это схема мозга, которая позволяет нам желать и добиваться всего, что требует усилий, она также позволяет нам стремиться и искать наши самые позитивные и здоровые цели и потребности. Это позволяет нашему воплощенному уму (или душам) испытывать и преследовать наши самые сокровенные личные и духовные стремления.

Когда мы стремимся реализовать наши высшие моральные, религиозные и духовные ценности и цели, эта схема помогает нам в этом. Это не означает, что мораль, религия и духовность — это «всего лишь мозговые процессы».Это означает лишь то, что, будучи воплощенными существами с мозгом, всякий раз, когда мы стремимся и ищем что-то, что требует усилий, какими бы благородными и возвышенными они ни были, существует схема мозга — эта схема поиска, — которая биологически поддерживает и реализует наши стремления и поиски.

Для людей, которые борются с большим количеством страданий, их схемы поиска могут быть чрезмерно сосредоточены на быстрых исправлениях — даже порабощены ими. Это может быть состояние опьянения, вызванное алкоголем или наркотиками. Это могут быть опьяняющие сексуальные переживания, поездки силы или поездки сексуальной силы.

Самое главное, быстро исправить любой опыт, который нужен для немедленного избавления от страданий . Как мы видим в себе, в членах нашей семьи, в наших друзьях и коллегах, а также в ежедневном параде нездорового и совершенно разрушительного поведения, которое в то время казалось хорошей идеей, мы видим по телевизору и в Интернете, Нет предела тому, что люди будут делать, чтобы ненадолго избавиться от физических, эмоциональных и духовных страданий.

Такие быстрые исправления включают незначительные нездоровые формы поведения, такие как чрезмерное употребление еды или питья, более проблемные, например, наброситься на кого-то в гневе, чтобы избежать чувства стыда или бессилия, и экстремальные самоповреждающие действия, такие как порезание или сжигание своего тела, чтобы уменьшить внутреннее смятение. .

Быстрые исправления также включают в себя привычные «защитные механизмы», такие как размышления, бездумное отвлечение себя предметами на экране или иным образом расставание. Такое привычное поведение вредит нам менее очевидно, поскольку отсоединяет нас от потенциальной полноты нашего текущего опыта (что может помешать нам здоровым образом реагировать на нежелательные переживания).

Множество способов, которыми мы можем игнорировать или отрицать то, что на самом деле происходит вокруг и внутри нас, можно понять как коротких побегов или быстрых исправлений, которые связаны со схемой поиска. Такие побеги, как правило, не только кратковременны, но также вызывают привыкание и ни к чему не приводят. Многие создают больше проблем, чем решают.

Схема поиска также участвует в удовольствии ожидать и преследовать то, чего мы хотим, и в возбуждении обоих. Для многих людей это главный или единственный вид удовольствия или счастья, которое они знают, — это ожидание. Все мы знаем некоторых людей, для которых это правда. Может быть, он описывает вас, если не сейчас, то когда-нибудь в вашей жизни.

Но это «предвкушение» ожиданий и поисков — это только один вид удовольствия, не приносящее особого удовлетворения. Это отличается от удовольствия от удовлетворения, которое приходит от получения того, что мы искали. Как мы все знаем, есть разница между удовольствием от ожидания съеденной тарелки мороженого и удовольствием от его еды. То же самое верно в отношении любого вещества или поведения, вызывающего привыкание. (Однако некоторые вещества, включая кокаин и метамфетамин, могут вызывать привыкание именно потому, что они увеличивают удовольствие от поиска.)

Схема поиска также формирует активность схемы режима по умолчанию. на чем мы пытаемся сосредоточиться.

Когда мы отступаем и наблюдаем за всем, что происходит в нашем сознании, мы не можем не видеть, вокруг чего они, как правило, вращаются: поиск и получение воображаемых наград — либо получение или сохранение того, что мы хотим, либо, когда движет страх наш поиск в режиме по умолчанию, побег от вещей, которых мы не хотим или желаем, еще не произошло.Это одна из причин того, что «быть внимательным» легче сказать, чем сделать. Нас постоянно втягивают в поток мыслей и образов о вещах, которых мы хотим и чего боимся. (Исследователи обнаружили, что в стандартной активности людей, испытывающих отрицательные эмоции и депрессию, особенно преобладают страхи и воображаемые способы бегства).

Так же, как миндалевидное тело играет центральную роль в цепи страха, прилежащее ядро ​​играет в цепи поиска. Тем не менее, подробное знание областей мозга, составляющих схему поиска, не является необходимым, чтобы оценить центральную роль, которую он играет во всей нашей жизни.

Таким образом, схема поиска постоянно активна, часто в ответ на срабатывание схемы страха. И это постоянно движет нашими мыслями, чувствами, представлениями и поведением.

Действительно, центральная роль поиска в человеческом опыте и поведении, а также важность принятия на себя ответственности за то, что он ищет, и сосредоточения своих поисков на том, что действительно способствует человеческому счастью и благополучию, уже давно указывались ведущими мировыми философами. и религиозные традиции.Мы просто не можем понять себя как отдельных людей, семьи, сообщества и культуры — особенно то, что приносит нам страдания и счастье — без честного и дисциплинарного исследования, на чем сосредоточены наши схемы поиска и почему.

Схема соответствия

Схема соответствия не менее важна, чем схема поиска. Это название я дал другому ключевому компоненту «схемы вознаграждения» мозга.

В результате обширных исследований было установлено, что химические вещества в мозге, называемые опиоидами (и их рецепторы на клетках мозга), играют центральную роль в формировании чувства удовлетворения и удовлетворенности. , а также чувство связи с другими.Как писали Панксепп и Бивен, опиоиды, действующие на опиоидные рецепторы (в частности, на опиоидные рецепторы mu ), не только снимают чувство боли, но и «посылают в мозг сообщения о приятном удовлетворении» (2012, с.25).

Этот опиоидный контур удовлетворения может дать нам глубоко удовлетворяющее удовольствие чувствовать себя счастливыми и любимыми. Каждый раз, когда мы чувствуем удовлетворение, задействуется эта схема. Когда мы чувствуем утешение или радость. Такие переживания, конечно, минимальны или отсутствуют в жизни людей, которые сильно страдают, в том числе тех, кто борется с серьезной травмой или серьезным беспокойством, депрессией и / или зависимостью.Как отмечалось выше, иногда единственное чувство удовольствия, которое испытывают серьезно страдающие люди, — это поиск, ожидание и переживание вызванных психоактивными веществами кайфов или других способов быстрого решения проблемы.

Опять же, необязательно знать все химические вещества мозга, области мозга и типы рецепторов, участвующие в удовлетворении и удовлетворении (хотя исследования проводятся и постоянно расширяются). Но полезно знать, что центральную роль в этой схеме играют опиоиды. Многие люди слышали, что опиоиды играют большую роль в получении удовольствия и удовлетворения — благодаря сообщениям в СМИ о высоких показателях зависимости от опиоидных болеутоляющих, героина, а теперь и фентанила во многих сообществах.

Подобно собственным опиатам мозга, опиаты извне тела — будь то введенные в виде героина или принятые с помощью болеутоляющих — действуют непосредственно на эту схему удовлетворения. Вот почему такие наркотические опиаты вызывают сильные (хотя и кратковременные) чувства большого комфорта, благополучия, радости и даже блаженства.

Схема осуществления

Другая широко изученная и хорошо зарекомендовавшая себя схема мозга — это то, что я называю схемой осуществления . Более часто используемый в нейробиологии термин — «интероцептивная» схема (интероцепция, в широком смысле слова, относится к процессу получения, доступа и оценки сигналов, исходящих из тела). Вариант осуществления — менее технический термин и ясно указывает, что эта схема позволяет нам знать, каково это быть «в наших телах».

Ключевой частью схемы варианта осуществления является островковая кора или островок, область коры, которая приносит вместе всю информацию, исходящую от тела (например, ощущения движения, прикосновения, напряжения, давления, тепла и т. д.).

Информация, поступающая от тела, включает неприятные и нежелательные ощущения, такие как боли, страх, беспокойство, грусть или отказ от веществ, вызывающих зависимость.Такие телесные ощущения вызывают страх, отвращение и стремление (убежать).

Информация, поступающая от тела, также включает приятные и желанные ощущения, в том числе связанные с отравлением веществами и поведением, которое у людей вызывает зависимость. Такие ощущения, обрабатываемые схемой воплощения, могут быть сильными движущими силами тяги к веществам, вызывающим зависимость, еде или поведению, включая азартные игры, покупки и секс. Например, исследователи обнаружили, что, когда люди, пристрастившиеся к сигаретам, страдали повреждением мозга, повреждение островка было гораздо более вероятно, чем повреждение других областей мозга, за которым последовал отказ от курения — внезапно, полностью и даже без попытки.На вопрос, почему те, у кого есть повреждение этой ключевой части схемы воплощения, сказали такие вещи, как: «Мое тело забыло о побуждении курить».

Осведомленность о схемах воплощения важна и полезна, потому что то, как мы воспринимаем наши тела, является важным аспектом. нашей жизни, и потому что разные люди по-разному осознают телесные ощущения, в том числе те, которые сопровождают эмоции. Например, травмированные люди нередко страдают от эмоционального оцепенения и диссоциации.Некоторые говорят, что понятия не имеют, каково чувствовать эмоции в своем теле. И исследователи (включая меня и моих коллег) обнаружили, что чем меньше люди испытывают эмоции в своем теле, тем меньше активности в островных областях коры, которые являются частью схемы воплощения.

Важность схемы воплощения невозможно переоценить. Большинство человеческих страданий вызвано неприятными и нежелательными телесными ощущениями. Все зависимости включают попытки, по крайней мере частично, избежать неприятных и нежелательных телесных ощущений и принять приятные и желанные телесные ощущения.

И все действительно хорошее в жизни включает и телесные ощущения (как бы мы их ни осознавали). Под «хорошими вещами в жизни» я не имею в виду предметы роскоши или «чувственные удовольствия» (и я не сужу о таких вещах). Я имею в виду общепризнанные товары, которые всегда способствуют благополучию, включая доброту, сострадание, любовь и мир. Как обсуждалось в «Циклах страдания, исцеления и счастья», приятные телесные ощущения, особенно приятные и любовные переживания, могут быть мощным противоядием от страха и стремления к побегу.

Схема режима по умолчанию

Еще одна ключевая схема мозга, на которой я сосредоточусь, — это схема режима по умолчанию . Это тоже чрезвычайно хорошо изученная схема, открытая нейробиологами, которым было любопытно посмотреть, какие области мозга были активны, когда людям говорили — как это было в тысячах экспериментов — ничего не делать, пока они лежали в сканере мозга.

Когда мы не сосредоточены на какой-то конкретной задаче, наши умы склонны блуждать. Это блуждание включает в себя просмотр планов или сценариев в нашей голове и воображение того, что мы хотим, но не хотим.

Исследователи мозга называют это «режимом по умолчанию» человеческого мозга, и не зря: это то, что по умолчанию делает наш мозг, когда мы «отдыхаем» или просто не полностью поглощены чем-либо еще.

Схема (или сеть) режима мозга по умолчанию отображена. И хотя существуют технические препятствия для измерения небольших приступов активности схем поиска во время блуждания разума, исследователи показали связь между режимом по умолчанию и схемами поиска.

Нам определенно не нужны исследования мозга, чтобы узнать это: когда мы (осознанно) наблюдаем наши собственные мечты, воспоминания и планы — то есть активность нашего режима по умолчанию — мы видим, насколько они вращаются вокруг поиска и получения « награды » в наши фантазии.В будущем вкусные блюда, веселые выходные, каникулы. Будущие достижения, похвалы, оправдания.

Все эти маленькие сценарии вознаграждения, которые мы постоянно ищем и переживаем в наших головах — получение или сохранение того, что мы хотим, и уход от вещей, которые мы не хотим или не желаем, еще не произошли — все они являются проявлениями схемы режима по умолчанию в действие.

Исполнительная схема

Наконец, исполнительная схема мозга , которая в основном состоит из префронтальной коры, — это то, что позволяет нам думать, планировать, решать проблемы, представлять будущее, управлять своими эмоциями и импульсами, помнить о наших высших ценностях и целей и принимать продуманные решения.

Исполнительная схема также позволяет нам направлять наше внимание туда, куда мы выбираем, исходя из наших целей и планов, а не туда, куда оно автоматически тянется внутренними чувствами, мыслями и образами или внешними взглядами, звуками и другими стимулами.

Все они известны как «исполнительные функции», поэтому эта схема называется исполнительной схемой.

Эта схема связана с другими ключевыми схемами, описанными выше, и может играть большую роль в эмоциональном переживании и поведении, особенно в отношениях.

Когда мы чувствуем себя в безопасности, и у нас достаточно поддержки со стороны других и достаточно собственных навыков, мы можем использовать нашу префронтальную кору, чтобы замечать, размышлять, понимать, терпеть и управлять болезненными и нежелательными чувствами — как в себе, так и в других.

Управляющие функции префронтальной коры также могут помочь нам противостоять нездоровым привычкам и импульсам и преодолевать их.

Некоторые из этих управляющих функций называются «способностями саморегуляции». Другие играют центральную роль в наших способностях настраиваться на других и относиться к ним здоровым и полноценным образом (основной фокус межличностной нейробиологии Дэна Сигеля).Нам нужны эти саморегулирующиеся исполнительные функции, чтобы излечиться от последствий болезненного и вредного прошлого опыта и освободиться от зависимости.

Важно отметить, что мы развиваем — и можем усилить — эти исполнительные (схемные) функции , прежде всего, через наши отношения с другими людьми . Например, мы впервые узнали, как управлять своими страхами и желаниями (или нет), исходя из того, как наши родители управляли своими (или не делали этого) и как они относились к нашим эмоциям и поведению. Эти и другие важные отношения (здоровые или нездоровые) сыграли большую роль в определении способностей и привычек нашей исполнительной схемы.

К сожалению, некоторые травматические переживания (особенно в раннем детстве) и некоторые опьяняющие вещества могут нанести вред исполнительным схемам. К счастью, поскольку человеческий мозг обладает удивительной способностью к восстановлению и исцелению, в большинстве случаев такое повреждение носит временный характер и / или может быть преодолено с помощью компенсаторных адаптаций мозга.

Самое главное, что исполнительные схемы мозга могут быть использованы для исцеления и счастья. Мы можем научиться и практиковать навыки работы со своим вниманием; для наблюдения, принятия и преобразования наших чувств, мыслей и импульсов; и для сознательного развития здоровых и полезных привычек мышления, чувств и поведения.

Короче говоря, мы можем научиться использовать наши исполнительные схемы для доступа, использования и преобразования других ключевых схем нашего мозга, особенно схем поиска, удовлетворения и воплощения.

Таким навыкам можно научиться и укрепить в безопасных и здоровых отношениях, в терапии или консультировании, а также посредством практики философских, религиозных и духовных традиций, включая различные формы медитации и созерцания.

Ключи к пониманию наших страданий, исцеления и счастья

Знание этих схем мозга и обучение на основе прямого (особенно созерцательного) опыта того, как они формируют наши мысли, эмоции и поведение — в течение нашей жизни, от момента к моменту, день сегодня — дает нам четкое представление о том, как работает наш мозг.

Хотя в прошлом мудрецы не могли обучать своей мудрости в терминах мозга, работа с этими ключевыми схемами — исцеление и искупление страданий, а также поиск и воплощение истинных благ и подлинного счастья — всегда была в центре великих достижений человечества. философские, религиозные, духовные и созерцательные традиции.

Это темы, к которым я обращусь на следующей странице, «Циклы страдания, исцеления и счастья».

Основы схемотехники | HowStuffWorks

Вы, наверное, слышали эти термины раньше.Вы знали, что они имеют какое-то отношение к электричеству, но, возможно, не совсем понимали, как именно.

Точно так же, как ваше сердце создает давление, заставляющее кровь циркулировать, аккумулятор или генератор создает давление или силу, заставляющую электроны перемещаться по цепи. Напряжение — это сила, измеряемая в вольт (В). Типичная батарея фонарика выдает 1,5 В, а стандартное домашнее электрическое напряжение составляет 110 или 220 В.

Электрический Ток , или поток электронов, измеряется в амперах (А).Произведение электрической силы (в вольтах) и тока (в амперах) составляет электрическую мощность, измеряемую в Вт (Вт). Батарея, вырабатывающая 1,5 В и обеспечивающая ток 1 А через лампочку фонарика, выдает 1,5 В x 1 А = 1,5 Вт электроэнергии.

Кровь, текущая по вашему телу, не проходит бесплатно. Стенки кровеносных сосудов препятствуют потоку, и чем меньше кровеносный сосуд, тем больше сопротивление потоку. Некоторая часть давления, производимого вашим сердцем, предназначена только для проталкивания крови по кровеносным сосудам.Двигаясь по проводам, электроны сталкиваются с атомами. Это препятствует потоку электронов. Провод предлагает сопротивление течению тока. Величина сопротивления зависит от материала, диаметра и длины провода. Сопротивление увеличивается с уменьшением диаметра проволоки. Сопротивление в единицах Ом (Ом).

Закон Ома связывает напряжение, ток и сопротивление:

Сопротивление (Ом) = напряжение (В) / ток (I)

Закон Ома можно записать как R = V / I.

Электрические цепи состоят из проводов и других компонентов, таких как лампочки, транзисторы, компьютерные микросхемы и двигатели. Провода, изготовленные из металла, называемые проводниками, , которые имеют низкое сопротивление току, соединяют компоненты. Медь и алюминий — самые распространенные проводники. Золото из-за его устойчивости к коррозии часто используется для крепления проводов к крошечным электронным микросхемам.

В лампе накаливания ток течет через тонкую вольфрамовую проволоку или металлическую нить , которая обеспечивает высокое сопротивление току.Когда электроны сталкиваются с атомами, трение или потеря кинетической энергии производит тепло. Если температура нити достаточно высока, она начинает светиться и светиться. Это накаливания . Типичная температура нити накала для лампочек составляет около 4 600 градусов по Фаренгейту (2550 градусов по Цельсию). К сожалению, от 90 до 95 процентов энергии, подаваемой в лампочку, теряется в виде тепла, а не света, поэтому лампы накаливания очень неэффективны.