Se ha resumido el contenido del libro que trata sobre la transformada de Fourier, señales analógicas y digitales, y teoría de circuitos básicos para facilitar la comprensión del campo de los sistemas embebidos.
Se explica el funcionamiento y las características de componentes como resistencias, condensadores, inductores y transistores, y se presentan conceptos como pull-up, pull-down y colector abierto.
Puede ayudar a adquirir los conocimientos básicos necesarios para el diseño y la comprensión de sistemas embebidos, y a comprender el papel y la interacción de los componentes de los circuitos electrónicos.
Estudié ingeniería electrónica, pero durante mi época universitaria, no pensaba en el significado ni en la necesidad de cada asignatura, simplemente las cursaba para obtener buenas calificaciones. Como era de esperar, al final del semestre y durante las vacaciones, no quedaba nada en mi mente… ㅜ_ㅜ
Encontré este libro mientras buscaba información para estudiar sobre sistemas embebidos, y al echarle un vistazo rápido, me pareció que estaba muy bien estructurado. Explica de forma sencilla un campo complejo como el de los sistemas embebidos, pero el contenido es profundo.
¡Esta vez, quiero intentar retener algo de conocimiento en mi cabeza, así que voy a resumir el contenido del libro en mi blog!!!
¡Empezamos ahora!
Capítulo 1 Hardware Collage -Lectura de diagramas de circuitos
1. Señal y frecuencia
¿Qué es la transformada de Fourier?
¡Cualquier señal se puede representar como la suma de funciones Cos o Sin! → En definitiva, se separa la señal por frecuencias.
Por ejemplo, con una función cuadrada,
Desde el punto de vista de la frecuencia de la función cuadrada, se convierte en una función sinc. Esto significa que la función cuadrada está compuesta por la suma de infinitas ondas sinusoidales continuas. La amplitud y el período de las ondas sinusoidales alrededor de la frecuencia 0 son largos, y cuanto más lejos está la onda sinusoidal, más cortos son su amplitud y período.
Al observar desde el punto de vista de la frecuencia, es posible comprobar de cuántas frecuencias está compuesta una señal y analizar la magnitud y amplitud de cada una de ellas.
¡Si entras en este sitio web, podrás entender la transformada de Fourier de forma más sencilla! (¡Te recomiendo que cambies a la onda cuadrada!)
2. Señal analógica & Señal digital & Tierra
Las señales analógicas suelen estar compuestas por componentes AC y DC (corriente alterna y corriente continua), CAes una señal que cambia de polaridad, y CCrepresenta un estado estable. En la Parte 1, aprendimos que todas las señales se pueden crear sumando varias señales de diferentes frecuencias. Es decir, todas las señales analógicas se pueden generar sumando varios componentes de frecuencia.
Las señales digitales están compuestas principalmente por componentes CC. En otras palabras, las señales digitales también son un tipo de señal analógica. Sin embargo, se establece un valor umbral determinado, y si el valor está por encima de este umbral, se considera Alto, y si está por debajo, se considera Bajo.
Cuando una señal digital cambia de 0 a 1 o de 1 a 0, produce un rebote durante el cambio, y esta parte puede causar problemas en los sistemas digitales (se introduce menos voltaje o se producen errores de reconocimiento). Por lo tanto, es necesario diseñar teniendo en cuenta este aspecto.
GND = GROUND representa el 0 V de referencia y también el polo negativo de la batería. GND es el punto donde convergen todas las corrientes y es el punto de referencia que distingue entre 0 y 1.
3. Teoría de circuitos súper simple
Resistencia : ¡La resistencia puede limitar la cantidad de corriente que fluye a través de un circuito! Al pasar a través de la resistencia, se pierde una tensión igual a la resistencia x la corriente. En forma de ecuación, V = IR
Capacitor : El capacitor es un componente que permite el paso de componentes de corriente alterna (CA) pero bloquea el paso de componentes de corriente continua (CC). En otras palabras, la resistencia cambia en función de la frecuencia de los componentes de CA y CC. dV/dt = I / C, es decir, cuanto mayor sea la tasa de cambio de tensión con respecto al tiempo, mejor pasará y menor será la resistencia. ¡Si el valor de C aumenta, la corriente también aumenta!
Otra propiedad es que puede almacenar y descargar corriente.
Inductor : El inductor evita que la corriente cambie. V = L dI/dt, es decir, solo pasan las corrientes de baja frecuencia. Esto significa que se puede decir que bloquea el flujo de señales abruptas. ¡En otras palabras, cuanto mayor sea L, menor será la corriente!
En resumen, para una tensión determinada, se puede controlar la cantidad de corriente,
En el caso de R, cuanto mayor sea R, menor será la corriente que fluirá, En el caso de C, cuanto menor sea C, menor será la corriente que fluirá, En el caso de L, cuanto mayor sea L, menor será la corriente.
Desde el punto de vista de la frecuencia, para valores determinados de RLC, R no se ve afectado por la frecuencia, C tiene una resistencia menor a altas frecuencias (fluye más corriente), L tiene una resistencia mayor a altas frecuencias (es difícil que fluya la corriente).
¡Filtro!
Filtro de paso bajo (LPF): Es un filtro que solo permite el paso de componentes de baja frecuencia. Normalmente, el ruido es un componente de alta frecuencia, por lo que se utiliza mucho el LPF.
El capacitor no permite el paso de CC, por lo que se convierte en un circuito abierto. Es decir, VinDC = DoutDC
Cuando el capacitor permite el paso de CA, se convierte en un cortocircuito. En este caso, la corriente que fluye varía en función del valor de la resistencia R. Por lo tanto, para reducir el flujo de corriente, es decir, la disipación de calor, también se puede aumentar el tamaño del componente R.
Transistor
¡El propósito del transistor es controlar la corriente a voluntad!
B es la base, E es el emisor y C es el colector. Cuando se activa el interruptor mediante B, se conecta E-C para permitir el flujo de corriente, y cuando no se activa, se corta. En este caso, ¿cómo se determina la cantidad de corriente que fluye? ¡Depende de la tensión que se aplique entre B-E!
En función de la cantidad de tensión que se aplica a la base, se crean las regiones de saturación, activa y de corte. Región activa: ¡la región en la que la corriente entre C-E cambia significativamente debido a la entrada de B! Región de corte: ¡la región en la que la tensión de B es demasiado baja y no fluye corriente entre C-E! Región de saturación: ¡la región en la que la tensión de B es demasiado alta y ya no fluye más corriente entre C-E!
¡Las dos funciones del transistor se derivan de aquí: amplificación y conmutación!
La conmutación se expresa utilizando la región de corte y la región de saturación,
La función de amplificación se puede expresar utilizando la región activa.
4. Pull up, Pull down, & Open Collector
Low Active se denota como CS(chip Select)_, /, etc., y significa que funciona cuando el voltaje es bajo. Por el contrario, High Active significa que funciona cuando el voltaje es 1.
Como se muestra en la figura, si el chip digital es una gran resistencia, en Low Active, Pull up significa que cuando el interruptor está encendido, se aplica un valor de 0 al chip digital, y Pull down significa que cuando el interruptor está apagado, se aplica un valor alto al chip. ¡En High Active, es al revés!
Se puede decir que Pull up y Pull down son operaciones que dependen de qué nivel predeterminado se debe establecer. En la realidad, si el chip es como en el ejemplo anterior, incluso una pequeña cantidad de electricidad estática puede hacer que el motor funcione. Si ese motor fuera un cañón, sería un gran problema.
El transistor también tiene la misma función que Pull up y Pull down.