Занимательная электроника (примечания)
1
Вдруг и ошибки найдете? Пишите, буду очень благодарен.
2
На самом деле это не совсем точно — часть тока, хотя и очень небольшая, все же пойдет через вольтметр, минуя R2. Но на практике этим всегда пренебрегают (подробности см. в главе 2).
3
И это не совсем точно — амперметр тоже имеет некоторое сопротивление и может быть представлен, как еще один последовательный резистор. Но, как и в случае с вольтметром, этим на практике пренебрегают.
4
Разумеется, источники для бытовых электронных приборов «со встроенной вилкой» здесь не рассматриваются и для лабораторных целей не годятся. О них пойдет речь в главе 9.
5
В этой книге не раз еще будут упомянуты различные изделия «Made in China» — как с положительной интонацией, так и с отрицательной. Прошу китайских товарищей не обижаться на последнюю — в Китае действительно делают образцы как самых плохих, так и самых качественных товаров в мире.
6
Кто не знает, что такое рейсфедер и готовальня? Добро пожаловать в соответствующие разделы «Википедии»: http://ru.\vikipedia.org/wiki/Готовальня и http://ru.vikipedia.org/wiki/Peйсфедеp. Для наших целей предпочтительно употреблять не обычный, а стеклянный рейсфедер, представляющий собой стеклянную трубочку с оттянутым и иногда загнутым носиком.
7
Меандр — тип геометрического узора с повторяющимися ломаными линиями (по названию извилистой реки Меандр в Малой Азии).
8
Любое колебание можно представить в виде такой суммы, согласно теореме Фурье, великого французского математика, работавшего еще в конце XVIII века, возможен и обратный процесс — восстановление изначальной формы колебания через известную сумму гармоник.
9
На самом деле средний ток коллектора в маломощном биполярном транзисторном каскаде и должен составлять величину порядка 1 мА — если он много меньше, то в дело вступают шумы и прочие неидеальности транзистора, а если много больше — это неэкономно с точки зрения расходования энергии источника, да и транзисторы нужно тогда выбирать более мощные, а у них намного больше шумы, утечки, они дороже, крупнее…
10
Комплементарный — букв, дополнительный, означает транзистор с такими же характеристиками, но противоположной полярности.
11
Геркон расшифровывается как «герметизированный контакт». Герконы выпускаются и отдельно и представляют собой стеклянную трубочку с двумя или тремя выводами от запаянного в нее контакта (простого или перекидного), защищенного таким образом от влияния внешней среды. Контакт под воздействием внешнего магнитного поля — например, при поднесении постоянного магнита — может замыкаться и размыкаться. Герконовые реле обычно представляют собой подобный геркон, на который намотана обмотка с теми или иными параметрами.
12
Транзистор надо изолировать от корпуса и в том случае, если радиатор с транзистором находится вне корпуса прибора.
13
Для идеального холодильника, работающего по циклу Карно: КПД = ΔТ/T>1 (T>1 — абсолютная температура горячего источника), а холодильный коэффициент = Т>2/ΔТ (Т>2 — абсолютная температура холодного приемника), то есть холодильный коэффициент обычно больше единицы.
14
Я употребляю термин напряжение сдвига вслед за авторами [5], но часто используется и термин напряжение смещения. В любом случае здесь идет речь о напряжении, приведенном ко входу усилителя, — если смещение измерено на выходе, как это обычно и делается, то его надо поделить на коэффициент усиления схемы.
15
Подробнее о термисторах см. главу 13.
16
Эта конструкция автора опубликована в журнале «Радио», 2004, № 9.
17
Множество подробностей о различных средствах и методиках измерения температуры, включая и сведения об устройстве международной шкалы температуры, можно найти на сайте Temperatures.ru.
18
Пусть вас слово «платиновый» не пугает — самой платины там так мало, что стоит такой датчик не дороже медного, тем более что в датчиках используют медь высокой степени очистки, которая ненамного дешевле драгметаллов.
19
Перевод соответствующего трактата арабского ученого Мухаммеда ал-Хорезми на латынь относится к 1120 году. От его имени произошло слово «алгоритм», а от выражения «ал-джабр» из названия трактата — слово «алгебра».
20
В дальнейшем букву К, означающую «бытовое применение», в наименовании серий мы будем часто опускать. Напомним также, что для названий корпусов отечественных микросхем приводятся импортные аналоги, но при замене следует учитывать разницу в шаге между выводами (см. главу 11).
21
Вообще-то, в различных сериях микросхем есть и непосредственно элементы «И» (как и «ИЛИ») без инверсии, но в «классической» КМОП их нет, и в целях унификации мы будем пользоваться только элементами «И-НЕ» и «ИЛИ-НЕ» (для КМОП это 561ЛА7 и 561ЛЕ5 соответственно).
22
В интуитивно понятном термине «фронт импульса» имеется некоторая неоднозначность, связанная с тем, что термином этим иногда обозначают только положительный перепад напряжения (то есть переход из состояния нуля в единицу), чтобы отличить его от отрицательного (перехода из единицы в ноль), который тогда называют «спадом импульса». А иногда под «фронтом» понимают вообще любой перепад напряжения (чтобы уточнить, о чем конкретно идет речь, в этом случае говорят о положительном или отрицательном фронте или перепаде). В англоязычной литературе соответствующие термины звучат, как «rising edge» и «falling edge» (букв, «возрастающая кромка» и «падающая кромка»), что более соответствует смыслу явления.
23
Подобно тому, как термин «отрицательный перепад» (см. сноску 1) отнюдь не означает наличия отрицательного напряжения относительно «земли», так и «полярность сигнала» в приложении к логическим уровнем означает не полярность напряжения относительно той же «земли», а просто состояние логической единицы (положительный сигнал, высокий уровень) или логического нуля (отрицательный сигнал, низкий уровень).
24
Если сами параметры синусоиды А и f не меняются во времени, то достаточно вообще двух точек на все время. Именно такой случай показан на графике рис. 17.1, б.
25
На практике добиться полной некратности частоты измерения и помехи можно, только если сделать тактовую частоту изменяющейся по случайному закону. Так как отношения обычных чисел всегда образуют периодическую дробь, то на выходе мы получим биения выходной величины с частотой повторения периода этой дроби.
26
На самом деле это даже слишком жесткое требование, так как погрешность вносит не само сопротивление подводящих проводов, а только его температурные изменения.
27
В 1950 году Алан Тьюринг опубликовал работу «Вычислительные машины и интеллект», в которой предположил, что «думающий» компьютер, который нельзя было бы отличить по поведению от человека, должен иметь объем памяти примерно в 10>10 битов — чуть больше гигабайта. В компьютере, на котором набирается этот текст, памяти в восемь раз больше…
28
«Почти» — потому, что SRAM на триггерах является самой быстродействующей разновидностью памяти, и в этом ее преимущество перед медленной EEPROM, несмотря на дороговизну и неудобства, связанные со встроенной резервной батарейкой.
29
Напомним, что в ассемблере AVR можно обозначать шестнадцатеричные числа в «паскалевском» стиле, предваряя их знаком $, при этом стиль языка С (0x00) тоже действителен, а вот интеловский способ (00h) не работает (подробнее об обозначениях чисел различных систем счисления говорилось в главе 14).
30
Конструкции простейших самодельных программаторов можно найти, например, на сайте: http://avr.ru/ready/tools/prog.
31
Например, тут: http://www.myrobot.ru/stepbystep/mc_programmer.php.
32
Соответствия между обоими типами программирующих разъемов и схему переходника можно найти на страничке по адресу: http://avr.ru/ready/tools/connect/sloat.html.
33
Отметим, что на платах Arduino и в текстах программ цифровые выводы именуют просто номерами, тогда как аналоговые — с добавлением буквы А. В дальнейшем во избежание неопределенности мы к номеру цифрового вывода на схемах и в тексте книги будем добавлять привычную букву D, но следует помнить, что в тексте скетчей этого не требуется.
34
Информацию о mikroPascal for AVR можно найти по ссылке: http://we.easyelectronics.ru/AVR/mikropascal-for-avr-osobennosti-yazyka.html. Белградская компания MikroElektronika за вполне вменяемые деньги (порядка 150–200 долларов) предлагает среды программирования для разных типов микроконтроллеров на разных языках. Среди них есть и реализация microPascal для AVR: http://www.mikroe.coni/mikropascal/avr/. Есть короткий курс по этой среде и на русском языке: http://cxem.net/mc/mc261.php. Отметим, что mikroPascal не единственная реализация Pascal для контроллеров Atmel AVR — подробнее об этом см. по адресу: http://en.wikibooks.org/wiki/Embedded_Systems/Atmel_AVR#Pascal.
35
Фирменное описание доступно по адресу: http://www.atmel.com/ru/ru/images/doc1022.pdf. Краткий перевод на русский можно найти, например, здесь: http://microcon.euro.ru/app/books/Asm_AVR_rus.pdf. Оба документа, к сожалению, устарели (они относятся к предыдущей версии avrasm32), хотя большая часть изложенных там сведений вполне пригодна и для современной версии. Подробное (хотя и не без досадных неточностей) описание современной версии AVR-ассемблера на русском языке можно найти в [22].
36
По крайней мере, в подобных бытовых приборах, питающихся от сети. В аккумуляторных конструкциях, вроде цифровых фотокамер или планшетов, сигнализация исчерпания ресурса батареи, конечно, предусматривается.
37
Сокращения LSB и MSB означают least (most) significant bit — младший (старший) значащий разряд, по-русски МЗР и СЗР, соответственно.
38
Самое высокое место Москвы — в районе Тёплого Стана, лежит на высоте 255 м над уровнем моря, самое низкое — в пойме Москвы-реки — 117 м.
39
Среда программирования Arduino основана на языке Processing, разработанном изначально для художников и дизайнеров, т. е. людей с гуманитарным складом ума. Потому исходные тексты программ в нем называются несерьезным словом «скетчи» (от англ. sketch — эскиз). Придется привыкнуть!
40
Напомним, что на платах Arduino и в текстах программ цифровые выводы именуют просто номерами, но на схемах мы к номеру цифрового вывода для определенности будем добавлять привычную букву D.
41
Хотя продавцы этот факт почему-то тщательно замалчивают — отсутствие документации или хотя бы исчерпывающих технических характеристик готовых комплектующих изделий для Arduino часто перерастает в серьезную проблему для желающего ими воспользоваться.
42
Отметим, что стандарт RS-232E устанавливает максимальную скорость передачи 115 200, однако функции Windows позволяют установить и более высокую скорость, например, 128 000 или 256 000. Но не все схемы преобразования уровней могут пропустить через себя такие сигналы, и это следует учитывать при проектировании. В Arduino, вследствие общей «тормознутости» платформы, устанавливать связь на скоростях выше принятого по умолчанию значения 9600 не имеет особого смысла — чем меньше скорость, тем надежнее соединение.
43
См. таблицу в описании библиотеки на официальном сайте Arduino, где матрице MT-12864J соответствует вариант «Pinout A»: http://www.arduino.cc/playground/Code/GLCDks0108. Описания этой библиотеки на русском языке, к сожалению, не имеется.
48
Об этом модуле см., например, тут: http://mk90.blogspot.ru/2013/12/freeduino-wireless-2.html.
52
Учтите, что сами по себе платы Arduino при таком напряжении питания, вероятно, вполне работоспособны, а вот последовательный порт вкупе с USB-адаптером, как и другие внешние модули, — едва ли. Так что без тщательного анализа всех компонентов схемы лучше применять питание в рекомендуемых пределах от 4,5 до 5 В.
53
Осенью 2014 года вместо постоянного «летнего» времени было введено постоянное «зимнее» (опережает астрономическое на один час, а не на два, как до этого), и теперь «московское время» отличается от UTC ровно на три часа. Не приведи Господь, у нас опять введут «летнее/зимнее» время — тогда программу придется усложнять. В часах DS-1307, конечно, никакого автоматического перевода не предусмотрено, и слава Богу.
54
См., например, тут: http://wiki.amperka.ru/конспект-arduino: кнопочный-переключатель. Отметим, что специальная библиотека Bounce (см. http://greenoakst.blogspot.ru/2012/06/arduino-bounce.html) дает куда более совершенный метод отслеживания кнопки, основанный на подсчете времени.
