Dijital sistemin tasarımını öğrenmeye gelince, hobiler Ve öğrencilerin birçok seçeneği var, ki Programlanabilir bir kapı kollarıyla silin veya bir çiplerin sunumunu bir Küçük bant nefret koşmak. Ancak analog tasarım için benzer araçları bulmak daha zordu. Kesinlikle analog devreler oluşturabilirsiniz Lspice gibi bir simülatör ve onları teoriye karşı test edin. Ancak hiçbir şey gerçek analog devreler oluşturmak ve gerçek, teorik olmayan davranışlarını ölçmek için yenemez. Ölçüm analog projeler için karmaşıktır, çünkü test ekipmanı ölçümün kendisini etkileyebilir.
Bu eğitim boşluğuyla başa çıkmak için, Benim tarafımdan yönetilen bir takım İLE Columbia Üniversitesi Elektrik Mühendisliği Bölümü yaratılmış MosbiusBir saha programı gibi düşünebileceğiniz bir breadboard dostu çip transistör Analog tasarım dizisi.
Adından da anlaşılacağı gibi, Mosbius metal-oksit-semikondüktör etrafında inşa edilmiştir. transistörarasında bölünmüş N-Uç ve P-Tip Transistörler. Bunlar analogların çoğunun tuğlaları olduğu için entegre devreler Bugün, Mosbius ile tasarım yapmak, gerçek yongaların yaratılması için doğrudan alakalı deneyim sunuyor.
Mosbius’un 63’ü tek tek transistörlere veya ortak analoglara bağlı olan 68 pin vardır. Mevcut Aynalar VE Amp op aşamalar. Pozitif ve negatif güç voltajları için diğer iki pim kullanılır.
Mosbius Chip [top left] Birçok analog sistem için gerekli tüm transistörleri içerir. Basılı bir devre aracılığıyla bir ekmek tahtasına monte edilmiş [middle]sağduyulu direnç VE kapasitörler [bottom] Diğer gerekli bileşenleri sağlamak için kablolama yapıyorlar. A Ahududu pi Resim yapmak [bottom right] Mosbius’u programlamak için kullanılır.James Provost
Kalan üç pin için kullanılır programlama Entegre tavanın bir matrisi. Sen Şekerler Pimleri harici tellerle bağlayarak Mosbius ile devreler oluşturun. Ancak kesinti matrisini kullanmak daha kolaydır. Bu, 65 pin transistörden herhangi birini, alt devreleri ve voltajı bir veya daha fazla 10’dan fazla iç mekana bağlayabilir otobüs. Matris Blok ile 650 bitlik basit bir akışta, bir veri yolu ve bir pim arasındaki mümkün olan her bağlantı için biraz programlanmıştır.
Mosbius matrisini bir Ahududu pi pico koşmak Python Basit bir JSON’u dönüştüren komut dosyası İstenen Bitstream’deki metin dosyaları. Ancak isterseniz, Python’u destekleyen neredeyse 3,3 Volt Mikrodenetleyici kullanabilirsiniz.
Mosbius 2.5 V’de çalışıyor. AA pinini bağlamak için kullanılan baskılı devre 830 kontak olmadan Broadboard Matris programlama sırasında 3.3 V pico’yu aşağı doğru hareket ettirin. PCB ayrıca ön yargı ve aşırı koruma devreleri.
Entegre devrelerin bileşenleri gizli bileşenlerden farklıdır?
Mosbius sadece transistörler içerdiğinden, dirençler ve kapasitörler gibi devreler, genişlikten delik bileşenleri olarak harici olarak bağlanır. Bu harici bileşenlerin kullanımının, örneğin metal bir film veya seramik malzeme yerine silikon ile inşa edilmiş çiplerde dirençlere ve kapasitörlere sahip olan gerçek bir analojik IC’nin davranışının kesin olmayan bir yaklaşımını yaratacağını düşünebilirsiniz.
Ancak bir megahertz hakkında aşağıdaki sinyal hızında, asıl sorun bu harici bileşenlerin aşırı kesin. (1 MHz’in üzerinde, breadboard’un somun kapasitesi gibi şeyler bir sorun olmaya başlar.) Düşük maliyetli bir delik direnci de iddia edilen değerin yüzde 5 ila 10’u arasında yaygın olan etkili bir dirence sahip olacak ve % 1 hassasiyeti olan delik dirençleri yaygın olacaktır. Aksine, entegre bileşenler nominal değerlerinden yüzde 30 oranında değişebilir.
Sonuç olarak, gerçek analog devreler önemli miktarda iç marjla inşa edilmelidir. Bunu yapma yeteneğinin geliştirilmesi, devre içindeki farklı yerlerde neler olduğunu anlamaya dayanır, çünkü girdi sinyalleri ve bileşenlerin değerleri değişir. Ve bu gerçek dünyanın ölçümlerini gerektirir.
Denklemler unutulduktan sonra devrenizin hayatı almasını görmenin “aha” anı uzun bir süre kalacaktır.
Simüle edilmiş bir devrede, devrenin davranışını herhangi bir şekilde etkilemeden herhangi bir düğümü tıklayabilir ve herhangi bir parametreyi okuyabilirsiniz. Mosbius ile, bir devredeki neredeyse tüm düğümlere aynı şekilde erişmek mümkündür, ancak şimdi bir ölçüm yapmak için test problarının kablolanmasının devrenin davranışını değiştirebileceği gerçeğiyle karşı karşıyadır. Ölçüm yapmanın en zarif yolunu anlamak, fikirlerinin silikonla meşgul olduğunu görmeyi uman herkesin anahtarıdır. . “Aha” devrinizin geldiğini görmek için an Denklemlerden sonra hayat uzun bir süre kalacak Ve analiz unutuldu
Mosbius’un insanların entegre bir cesaretini vurmasına izin verme yeteneği Devre tasarımı ilham alıyor Üç beş gizli zamanlayıcı kititüm zamanların en popüler entegre devrelerinden birinin işleyişini yeniden yaratmak için gizli bileşenleri kullanan 555. Tabii ki yapabilirsiniz 555’i yeniden yaratmak için Mosbius’u kullanın“Merhaba Dünya!” donanım, Yanıp sönen bir LED.
Metal oksit transistörleri ve aşağıda yaygın olarak kullanılan Mosbius çip pimlerinin çoğuna bağlanmıştır. Ayrıca, bir mikrodenetleyiciden 650 -Bit akışı kullanarak bir dizi planlanmış otobüs kullanarak dahili olarak birlikte bağlanabilirler. James Provost
Mosbius’un kökeni serete idi: Üretilecek öğrencilerin bir dizi IC projesi hazırlarken, gönderilerin sona ermesine saygı duyabilirsek, başka bir çipi sıkmak için yerimiz olduğunu fark ettik. Altı hafta sonra Mosbius prodüksiyondaydı!
Bu sınırlı yarıştan – toplamda 150 cips – Mosbius kitlerini, atölyelerine getirmekle ilgilenen diğer eğitimcilere 150 ABD doları (değişikliklere tabi ve sadece maliyetlerimizi geri kazanmaya tabi olarak) nominal bir fiyata sunuyoruz. Ayrıca bir dergi versiyonu üzerinde çalışıyoruz. Mosbius, üniversite öğrencileri için uygun olanlardan dereceye kadar projelere karmaşıklığa giden devreler oluşturmak için kullanılabilir. . Web sitesi tam bir öğretici ea setine sahiptir Laboratuvar Deneyleri Kılavuzu Ayrılmaya hazır. Eğer bir kit almakla ilgileniyorsanız, Site üzerinden benimle iletişime geçin.
Sadece az sayıda kitimizin bulunduğunu fark ettim – sonuçta bir üniversite departmanıyız, yarı dolu bir üretici değil – ancak Mosbius’u gelecekte hem eğitimciler hem de hayranlar için daha yaygın hale getirmek istiyoruz. Bunu gerçekleştirmenin en iyi yolu benimle iletişime geçmektir, çünkü güçlü bir soru ticari bir ortağa sunabileceğimiz bir şeydir!
Sitenizin makalelerinden
Web’deki ilgili makaleler