Argomento
- #Embedded
Ho studiato ingegneria elettronica, ma durante gli studi universitari non ho mai riflettuto sul significato e sulla necessità di ogni singolo corso, mi sono limitato a seguire le lezioni per ottenere i crediti. Naturalmente, alla fine del semestre e dopo le vacanze estive, non mi rimaneva nulla in testa… ㅜ_ㅜ
Ho trovato questo libro mentre cercavo informazioni sull'ambito embedded, e dopo averlo sfogliato velocemente mi è sembrato molto ben strutturato. Spiega in modo semplice e leggero un argomento complesso come l'embedded, ma i contenuti sono comunque molto approfonditi.
Questa volta voglio davvero farmi entrare qualcosa in testa, quindi ho deciso di riassumere il contenuto del libro in questo blog!!!
Iniziamo subito!
Capitolo 1 Hardware Collage - Lettura degli schemi elettrici
1. Segnale e frequenza
Cos'è la trasformata di Fourier?
Tutti i segnali possono essere rappresentati come somma di funzioni Cos o Sin!! → In definitiva, si tratta di separare il segnale in base alla frequenza.
Ad esempio, prendiamo la funzione quadrata,
Dal punto di vista della frequenza, la funzione quadrata diventa una funzione sinc. Ciò significa che la funzione quadrata è composta da un'infinità di onde sinusoidali, e che le onde sinusoidali con frequenza vicina a 0 hanno ampiezza e periodo maggiori, mentre quelle più lontane hanno ampiezza e periodo minori.
In questo modo, osservando il segnale dal punto di vista della frequenza, è possibile verificare quante frequenze lo compongono e analizzarne l'ampiezza e la fase.
Visitando questo sito è possibile comprendere meglio la trasformata di Fourier!!! (Provate a cambiare la forma d'onda in quadrata!)
2. Segnale analogico & Segnale digitale & Ground
Il segnale analogico è solitamente composto da componenti AC e DC (corrente alternata e corrente continua), ACè un segnale che cambia polarità, mentre DCindica uno stato stabile. Nel primo capitolo abbiamo imparato che tutti i segnali possono essere ottenuti sommando segnali con diverse frequenze. Quindi tutti i segnali analogici possono essere creati sommando più componenti di frequenza.
Il segnale digitale è costituito principalmente da componenti DC. Quindi anche il segnale digitale è un tipo di segnale analogico. Tuttavia, si fissa un valore di soglia e se il valore è superiore a tale soglia si considera High, altrimenti Low.
Quando il segnale digitale passa da 0 a 1 o da 1 a 0, può verificarsi un fenomeno di rimbalzo (bounce) che può causare problemi nel sistema digitale (ingresso di una tensione inferiore o errore di riconoscimento). È quindi necessario tenere conto di questo aspetto nella progettazione.
GND = GROUND indica il riferimento a 0V e può anche rappresentare il polo negativo di una batteria. GND è il punto in cui confluisce tutta la corrente ed è il punto di riferimento per distinguere tra 0 e 1.
3. Teoria dei circuiti semplificata
Resistenza : La resistenza consente di limitare la quantità di corrente che scorre nel circuito! Attraversando la resistenza, si verifica una caduta di tensione pari al valore della resistenza moltiplicato per la corrente. In termini di formula, V=IR
Capacità : Il condensatore è un componente che permette il passaggio della componente AC (corrente alternata) e blocca la componente DC (corrente continua), ovvero la sua resistenza varia a seconda della frequenza della componente AC e DC. dV/dt = I / C, ovvero maggiore è la variazione di tensione nel tempo, maggiore è la facilità di passaggio e minore è la resistenza. Maggiore è il valore di C, maggiore è la corrente che scorre!!
Un'altra proprietà è la capacità di caricare e scaricare la corrente.
Induttanza : L'induttanza impedisce la variazione della corrente. V = L dI/dt, ovvero solo le correnti a bassa frequenza possono attraversarla. Ciò significa che possiamo dire che blocca il flusso di segnali rapidi. In altre parole, maggiore è il valore di L, minore è la corrente!!
In sintesi, per una determinata tensione, è possibile regolare la quantità di corrente che scorre,
nel caso di R, maggiore è il valore di R, minore è la corrente che scorre,
nel caso di C, minore è il valore di C, minore è la corrente che scorre,
nel caso di L, maggiore è il valore di L, minore è la corrente che scorre.
Dal punto di vista della frequenza, per determinati valori di RLC,
R non è influenzato dalla frequenza,
C ha una resistenza minore alle alte frequenze (la corrente scorre di più),
L ha una resistenza maggiore alle alte frequenze (la corrente fa fatica a scorrere).
Filtro!
Filtro passa basso (LPF): È un filtro che lascia passare solo le componenti a bassa frequenza. Viene spesso utilizzato perché il rumore è solitamente costituito da componenti ad alta frequenza.
Il condensatore non lascia passare la corrente continua, quindi si comporta come un circuito aperto. Quindi, VinDC = DoutDC
Quando il condensatore lascia passare la corrente alternata, si comporta come un cortocircuito. In questo caso, la corrente che scorre dipende dal valore della resistenza R. Quindi, per ridurre il flusso di corrente, ovvero il calore dissipato, è possibile aumentare il valore di R.
Transistor
Lo scopo del transistor è quello di consentire la regolazione della corrente a piacimento!
B è la base, E è l'emettitore e C è il collettore. Quando B attiva l'interruttore, collega E e C, facendo passare la corrente, altrimenti la interrompe. Come si determina la quantità di corrente che passa? Dipende dall'intensità della tensione applicata tra B ed E!!
A seconda della quantità di tensione applicata alla base, si creano tre regioni: regione di saturazione, regione attiva e regione di interdizione. Regione attiva: la corrente tra C ed E varia notevolmente a causa dell'ingresso B! Regione di interdizione: la tensione B è troppo bassa e la corrente tra C ed E non scorre! Regione di saturazione: la tensione B è troppo alta e la corrente tra C ed E non scorre più!
Dal transistor derivano due funzioni principali: amplificazione e commutazione!
La commutazione viene ottenuta utilizzando le regioni di interdizione e saturazione,
mentre la funzione di amplificazione viene ottenuta utilizzando la regione attiva.
4. Pull up, Pull down, & Open Collector
Low Active viene indicato con CS(chip Select)_, /, ecc. e indica che il componente funziona quando la tensione è bassa. Al contrario, High Active indica che funziona quando la tensione è alta.
Come mostrato nell'immagine, se il chip digitale ha una resistenza elevata, in Low Active, Pull up applica 0 al chip digitale quando l'interruttore è chiuso, mentre Pull down applica high al chip quando l'interruttore è aperto. In High Active avviene il contrario!!
Pull up e Pull down sono operazioni che dipendono dal livello di default che si desidera impostare. In realtà, un chip come quello nell'esempio potrebbe essere attivato anche da una piccola quantità di elettricità statica. Se quel motore fosse un cannone, sarebbe un grosso problema.
Il transistor svolge la stessa funzione di Pull up e Pull down.
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