Подводные камни схем на МК

February 17, 2011 by admin Комментировать »

Как известно, человек учится на ошибках: реже чужих, чаще своих. Электронщику эти слова словно бальзам на душу после очередного неудачного опыта…

В данном разделе будут представлены электрические схемы, которые содержат подводные камни, иногда приводящие к фатальным разрушениям радиоэлементов, иногда к ухудшению экономичности, иногда к снижению помехоустойчивости, иногда к риску аварии в будущем. Отягощающими факторами являются: невнимательность разработчика, отсутствие базовых знаний, а также слепое копирование чужих технических идей.

Тем не менее, многие «неправильные» микроконтроллерные схемы годами успешно применяются на практике, и работают, не вызывая нареканий. Их создатели даже и не подозревают, что «ходят по лезвию бритвы» и не знают, что существуют другие решения, солиднее, надёжнее, эффективнее. Почему же МК в аппаратуре проявляют чудеса жизнестойкости? Причин несколько.

Законы теории вероятности. Неблагоприятные события, приводящие к аварии, могут произойти, но, благодаря малой вероятности, не происходят. Скорее всего отрезок времени наблюдения слишком короткий. Ситуация примерно такая же, как с падением метеорита на голову человека. Вероятность этого печального события существует, но ведь никто на улице железный зонт над собой не носит.

Длительность неблагоприятного воздействия. Если нагрузка по току одного из выходов МК превышает норму, то кристалл микросхемы при кратковременном воздействии не успевает разогреться до критической температуры и ничего фатального не происходит. Прямо как в известном афоризме: «Предмет, который быстро подняли с пола, — не падал». Другое дело, что каждый выход параметров за допустимые нормы исподволь укорачивает назначенный ресурс работы МК. Ни одному электронному устройству превышение режимов на пользу не идёт.

7

Технологический запас. Разброс электрических параметров МК зависит от номера партии микросхемы, от даты изготовления и даже от страны, где размещается производство. Но в любом случае параметры должны укладываться в допуск, указанный в даташите. Фирма-поставщик заинтересована в том, чтобы от потребителей не было нареканий. Однако, микросхема микросхеме рознь. Следовательно, МК, имеющий достаточный технологический запас, будет нормально работать в конкретной схеме, а МК, не имеющий запаса, может давать сбои. Мудрость опытного разработчика как раз и заключается в том, чтобы обеспечить
надёжную работу устройства при любых допустимых отклонениях параметров, в том числе и при «нулевом» технологическом запасе.

Конструктивный запас. Характеристики в даташитах приводятся для полного диапазона температур, напряжений, входных частот. Но любительские приборы чаще всего эксплуатируются в «тепличных» температурных условиях при стабильном питании и низком уровне помех. Получается, что МК работает в облегчённом режиме, следовательно, многие его параметры будут выше минимально допустимых по документации. Отсюда возникают парадоксы, когда схема успешно запускается «на столе», а в эксплуатации на объекте — не хочет.

Теоретические выкладки можно подкрепить конкретным примером.

Как известно, МК Atmel ATmegal28 допускает согласно даташиту тактовую частоту не более 16 МГц. Почему именно 16, а не 16.2 или 16.5 МГц? Очевидно, что «круглое» число выбрано условно, как легко запоминающееся. Рассчитать точное значение предельной частоты до десятых долей мегагерца нельзя, по крайней мере, при существующем уровне развития техники.

Реальная практика показывает, что МК Atmel ATmegal28 (и другие микросхемы семейства ATmega) устойчиво запускаются при небольшом выходе тактовой частоты за максимум. В частности, они годами нормально функционируют на частоте 16.384 МГц (подтверждённый факт). Налицо технологический запас, который подкрепляется ещё и конструктивным запасом, если МК работает при комнатной температуре и стабильном питании.

Минус такого решения — в случае поломки не удастся предъявить претензию изготовителю и потребовать гарантийную замену МК, потому что формально микросхема работает с превышением режима. Для радиолюбителей данный момент не существенен, чего нельзя сказать о крупных поставщиках продукции.

Ещё один довод против «разгона» частоты МК — это разработка продукции специального назначения. Там, наоборот, тактовую частоту рекомендуют не повышать, а понижать с 16 до 12.8… 14.4 МГц (коэффициент запаса 0.8…0.9).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты