Skip to main content

Matching Network Nedir ?

MATCHING NETWORK NEDİR ? 

Matching Network (Eşleşen Ağ) nedir ? Matching network nerelerde ve nasıl kullanılır ? Matching network’ün özellikleri nedir ? Bu ve benzeri sorulara yanıt aradığımız Matching Network Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

MATCHING NETWORK

Daha önce ,  karakteristik empedans, iletim hatları ve empedans uyumu hakkında konuşmuştuk.İletim hatlarının karakteristik bir empedansa sahip olduğunu biliyoruz ve bu empedansın RF devresinde önemli bir faktör olduğunu biliyoruz, çünkü empedansların ayakta durma dalgalarını önlemek ve güç kaynağından yüke verimli bir şekilde aktarılmasını sağlamak için eşleştirilmesi gerekir.Ve belirli bir iletkeni iletim hattı olarak ele almamız gerekmiyor olsa bile, eşleştirilmesi gereken kaynak ve yük empedansları halihazırda bulunmaktadır.

Ayrıca, daha önce , empedans eşleştirmesinin, standartlaştırılmış empedans değerlerinin kullanımıyla (en yaygın olarak 50 Ω) büyük ölçüde basitleştirildiğini gördük.Üreticiler, 50 Ω giriş ve çıkış için bileşenlerini veya ara bağlantılarını tasarlarlar ve çoğu durumda, bir mühendis, eşleştirilmiş empedansları elde etmek için herhangi bir özel işlem yapmak zorunda değildir.

Bununla birlikte, empedans eşleşmesinin ek devre gerektirdiği durumlar vardır.Örneğin, bir güç amplifikatörü (PA) ve bir antenden oluşan bir RF vericisini düşünün.Üretici, 50 Ω çıkış empedansı için PA tasarlayabilir, ancak antenin empedansı, fiziksel özelliklerine ve çevredeki malzemelerin özelliklerine göre değişecektir.

Ayrıca, antenin empedansı sinyal frekansına göre sabit değildir.Bu nedenle, bir üretici, belirli bir frekansta 50 Ω empedansa sahip bir anten tasarlayabilir, ancak anteni farklı bir frekansta kullanırsanız, basit olmayan bir uyumsuzluğa sahip olabilirsiniz.Resimde göreceğiniz grafik, 2.4-2.5 GHz sistemlerine yönelik bir seramik yüzeye monte anten için veri sayfasından alınmıştır.Eğri yansıyan gücün gelen güce oranına karşılık gelir. Sinyal frekansı, 2.45 GHz’den uzaklaştıkça, empedans eşleştirmesinin kalitesinin hızla bozulduğunu görebilirsiniz.

Eşleşen Ağ

RF devreniz eşleşen empedansları olmayan bileşenler içeriyorsa, iki seçeneğiniz vardır; bileşenlerden birini değiştirin veya uyumsuzluğu düzelten devre ekleyin.Günümüzde ilk seçenek genellikle pratik değildir; Bir entegre devreyi veya üretilen bir koaksiyel kabloyu fiziksel olarak değiştirerek empedansı ayarlamak gerçekten zor olacaktır.Neyse ki, ikinci seçenek mükemmel derecede yeterli.Ek devre, eşleşen bir ağ veya bir empedans transformatörü olarak adlandırılır.Her iki isim de temel kavramın anlaşılmasında yardımcı olur;uyumlu bir ağ, kaynak ve yük arasındaki empedans ilişkisini dönüştürerek uygun empedans uyumu sağlar.

Bir kaynak ve bir yük arasında bir eşleşen ağ bağlanır ve devresi genellikle kaynağın çıkış empedansının karmaşık eşleniğine eşit bir giriş empedansı sunarken neredeyse tüm gücü yüke transfer edecek şekilde tasarlanır.Alternatif olarak, eşleşen bir ağı, yük empedansının karmaşık eşleniğine eşit olacak şekilde kaynağın çıkış empedansını dönüştürmek olarak düşünebilirsiniz.

(Reel devrelerde, kaynak empedansı genellikle hayali bir parçaya sahip değildir ve bu nedenle, her zaman karmaşık eşleniği ifade etmemize gerek yoktur.Basitçe, yük empedansının kaynak empedansına eşit olması gerektiğini söyleyebiliriz, çünkü karmaşık eşlenik, ‘ empedans tamamen gerçek olduğunda önemlidir.)

Tipik eşleme ağları (“kayıpsız” ağlar olarak adlandırılır) sadece reaktif bileşenler kullanır, yani enerjiyi dağıtmak yerine enerjiyi depolayan bileşenlerdir.Bu özellik, doğal olarak, eşleşen bir şebekenin amacından, yani kaynaktan kaynaktan maksimum güç aktarımını sağlamak için izler.Eşleşen ağ, enerjiyi dağıtan bileşenler içeriyorsa, yüke vermeye çalıştığımız gücün bir kısmını tüketir. Böylece, eşleşen ağlar dirençler değil, kapasitörleri ve indüktörleri kullanır.

Geniş bant eşleştirme ağını tasarlamak zordur.Eşleşen şebekenin reaktif bileşenlerden oluştuğunu hatırladığımızda bu şaşırtıcı değildir; indüktörlerin ve kapasitörlerin empedansı frekansa bağlıdır. Böylece, eşleşen ağdan geçen sinyallerin frekansının değiştirilmesi, daha az etkili olmasına neden olabilir.

L Ağı

En basit eşleşen ağ topolojisine L ağı denir. Bu, iki kondansatörden, iki indüktörden veya bir kapasitörden ve bir indüktörden oluşan sekiz farklı L-şekilli devreyi ifade eder.Resimdeki şemada sekiz L-ağı yapılandırması gösterilmektedir:

L ağı basit ve etkilidir, ancak geniş bant uygulamaları için uygun değildir. Ayrıca, indüktörlerin ve kapasitörlerin yüksek frekanslarda ciddi olmayan hareketsiz davranışlar sergilediğini ve bu nedenle frekans ağlarının gigahertz aralığına girmesiyle L ağının davranışının daha az tahmin edilebileceğini akılda tutmak zorundayız.

Hesap makinesi araçlarının bu görevi kolayca yerine getirebildiği bir çağda akademik veya entelektüel bir egzersiz olmasına rağmen, kaynak ve yük empedanslarına göre eşleşen ağ değerlerini elle hesaplamada yer alan kavramları anlamak kesinlikle değerlidir. Burada bir hesaplama örneğinden geçmeyeceğiz, ancak eşleşen bir ağın etkilerini keşfetmek için bir simülasyon kullanacağız.

matching network nedir

Bir örnek ;

50 Ω’lik bir kaynak empedansı ve 200 Ω’luk bir anten empedansı olduğunu ve 100 MHz’de çalıştığımızı varsayalım.Bir kondansatörün ardından bir kondansatörden oluşan bir L ağı kullanacağız:

AAC’nin L-ağ tasarım aracı, indüktör ve kapasitör için aşağıdaki değerleri verir: 138 nH ve 13.8 pF.

Eşleşen ağın etkinliğini değerlendirmek için, bir simülasyonu çalıştırabilir ve daha sonra yükü, giriş empedansına eşit olan yüke akan akımın bölünmesine göre yükleyebiliriz. (Bu durumda, yüke akan akım, L1 indüktörü üzerinden akımdır.)Bir AC analizi özellikle faydalıdır çünkü eşleşen ağın etkisinin frekansla nasıl değiştiğini görebiliriz.Yine resimdeki çizim, 10 MHz ila 190 MHz frekans aralığına sahip bir simülasyon içindir (yani, eşleşen ağın tasarlandığı frekansın 90 MHz üstünde ve altında).

Gördüğünüz gibi, 100 MHz’de yük, orijinal yükün 200 im’luk bir empedansa sahip olmasına rağmen, 50 Ω kaynak empedansına çok yakındır.Ancak, L ağının geniş bantlı bir topoloji olmadığını ve simülasyonun bunu doğruladığını belirttik.Giriş empedansı sinyal frekansı 100 MHz’den uzaklaştıkça hızla değişir.

Özet :

Bir empedans transformörü olarak da adlandırılan eşleşen bir ağ, bir kaynak ve bir yük (örneğin bir güç amplifikatörü ve bir anten arasında) arasında eşleştirilmiş empedans oluşturmak için kullanılır.

Kayıpsız eşleşen ağlar sadece reaktif bileşenlerden oluşur; dirençli bileşenlerden kaçınılırlar çünkü gücü dağıtacaklardı, buna karşılık eşleşen ağın güç kaynağından yüke geçişini kolaylaştırması amaçlanmıştır.

Basit ve dar bant uyumlu ağ topolojisi L ağıdır.İki reaktif bileşenden oluşur.

Hesaplama araçları, kaynak empedansı, yük empedansı ve sinyal frekansına dayalı olarak eşleşen bir ağı hızlı bir şekilde tasarlamak için kullanılabilir.

MATCHING NETWORK NEDİR SONUÇ :

Bugün Matching Network Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Teknik makaleler kategorisine devam ediyoruz.Umarım faydalı olmuştur.

İyi Çalışmalar

 

Sinyal Tipleri ve Data Akışı Nedir ?

SİNYAL TİPLERİ & DATA AKIŞI NEDİR ?

Elektriksel sinyal tipleri nedir ? Data akışı nedir ? Elektriksel sinyal tipleri ve data akışı nasıl kullanılır ? Data akışı nasıl gerçekleşir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Sinyal Tipleri ve Data Akışı Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

SİNYAL TİPLERİ & DATA AKIŞI

Buslar ve ağlar, birbirine bağlı olan cihazlar arasında iletişimin gerçekleşmesine izin verecek şekilde tasarlanmıştır.Düğümler arasında bilgi akışı veya veri akışı çeşitli biçimlerde olabilir.

Tek yönlü iletişimde, tüm veri akışı tek yönlüdür ; belirlenen vericiden belirlenen alıcıya doğrudur.BogusBus, vericinin uzaktan izleme konumuna bilgi gönderdiği simpleks iletişimin bir örneğidir, ancak su deposuna hiçbir bilgi geri gönderilmez.Tek yapmak istediğimiz şey tek yönlü bilgi göndermekse, simpleks gayet iyidir.Bununla birlikte, çoğu uygulama daha fazlasını gerektirmektedir.

Dubleks iletişimde, bilgi akışı her cihaz için çift yönlüdür.Dubleks ayrıca iki alt kategoriye ayrılabilir:

Yarı çift yönlü iletişim, tek bir gergin hattın uçlarında ki iki teneke kutuya benzetilebilir.Aktarmak veya almak için kullanılabilirler, ancak aynı zamanda kullanılamazlar.Tam çift yönlü iletişim, iki kişinin aynı anda konuşabileceği ve birbirini duyabildiği gerçek bir telefon gibi, diğerinin kulaklığını ileten bir telefonun ağızlığı ve bunun tersidir.Tam dupleks, her bir iletişim yönü için ayrı bir dizi kablo ile, iki ayrı kanal veya ağ kullanılarak sıklıkla kolaylaştırılır.Bazen çok frekanslı taşıyıcı dalgalar vasıtasıyla, özellikle her bir iletişim yönü için bir frekansın ayrıldığı radyo ağlarında kullanılır.

BogusBus ile, sinyallerimiz çok basit ve anlaşılırdı ve her bir sinyal kablosu (1’den 5’e kadar) tek bir dijital veri biti, “kapalı” temsil eden 0 Volt ve “On” u temsil eden 24 Volt DC taşıyordu.Çünkü tüm bitler hedeflerine ulaşmaktaydı.Eğer ikili kodlama (verici ucuna) ve kod çözme (alıcı ucuna) ekleyerek BogusBus’un performansını iyileştirirsek, daha az sayıda kabloyla daha fazla çözünürlük kullanılabilir hale gelebilseydi, yine de paralel bir ağ olurdu.Bununla birlikte, verici ucunda bir paralel-seri çevirici ve alıcı ucunda bir seri-paralel dönüştürücü ekleyeceksek, oldukça farklı bir şeyimiz olurdu.

Öncelikle, veri bitlerini iletmenin akıllı yollarını bulmaya zorlandığımız seri teknolojinin kullanımıyla , seri veri, vericiden alıcıya aynı kablo kanalı üzerinden tüm veri bitlerini göndermemizi gerektirdiğinden, ağ kablolaması üzerinde potansiyel olarak yüksek bir frekans sinyali gerektirir. Şu şekilde düşünelim ; modifiye bir BogusBus sistemi dijital verileri paralel, ikili kodlanmış formda iletmektedir.Orijinal BogusBus gibi 5 ayrı bit yerine, vericiden alıcıya 8 bit gönderiyoruz.Verici tarafındaki A/D dönüştürücü, her saniye yeni bir çıkış üretir.Bu, saniyede 8 bitten alıcıya gönderilir. Örnek vermek gerekirse, vericinin her güncelleme (10101010 ve 10101011) arasında (saniyede bir kez) değiştiğini varsayalım.

Sadece en az anlamlı bit (Bit 1) değiştiği için, bu teldeki frekans sadece 1/2 Hertz’dir.Aslında, güncellemeler arasında A/D dönüştürücü tarafından hangi rakamlar üretiliyor olursa olsun, bu değiştirilmiş BogusBus ağındaki herhangi bir tel üzerindeki frekans 1/2 Hertz’i aşamaz, çünkü bu, A/D’nin dijital çıkışını ne kadar hızlı güncellediğidir.1/2 Hertz oldukça yavaştır ve ağ bağlantımız için sorun yaratmamalıdır.

Diğer taraftan, 8 bitlik bir seri ağ kullanırsak, tüm veri bitleri sırayla tek kanalda görünmelidir.Ve bu bitler, A/D dönüştürücü güncellemeleri arasındaki zamanın 1 saniyelik zaman aralığı içinde vericiden çıkarılmalıdır.Bu nedenle, 10101010 ve 10101011’in (saniyede bir kez) değişen dijital çıkışı resimdeki gibi olacaktır.

BogusBus sinyalimizin frekansı, şimdi sekiz kat artışla 1/2 Hertz yerine yaklaşık 4 Hertz’dir!4 Hertz hala oldukça yavaş ve bir mühendislik problemi oluşturmazken, parite kontrolü ve sinyal senkronizasyonu için gerekli olan diğer bitlerle birlikte güncelleme başına saniyede binlerce kez bir güncelleme hızında 32 veya 64 bit veri aktarıyor olsaydık ne olabileceğini takdir edebilmelisiniz.Seri veri ağı frekansları telsiz menziline girmeye başlar ve basit teller, antenler, iletici hatlar olarak tel çiftleri, endüktif ve kapasitif reaktanslara bağlı tüm ilgili farklılıkları ile hareket etmeye başlar.

Daha da kötüsü, bir seri ağ üzerinden iletişim kurmaya çalıştığımız sinyaller, ikili bilgi biti olarak kare dalga şeklindedir.Kare dalgalar tuhaf şeylerdir, matematiksel olarak azalan genlik ve artan sıklıkta sonsuz sinüs dalgalarına eşittir.Uzun bir 2 iletkenli ağın diğer ucunda aldığımız şey, en iyi koşullar altında bile artık temiz bir kare dalga gibi görünmeyecektir.

Mühendisler ağ bant genişliğinden bahsettiklerinde, bir ağ ortamının pratik frekans sınırına başvururlar.Seri iletişimde, bant genişliği, veri hacminin (iletilen “sözcük” başına ikili bitler) ve veri hızının (saniyede “kelimeler”) bir ürünüdür.Ağ bant genişliğinin standart ölçüsü saniyede bit veya bps’dir.Baud olarak bilinen eski bir bant genişliği birimi bazen saniyede bitlerle yanlış bir şekilde eşittir, ancak aslında saniyede sinyal seviyesi değişikliklerinin ölçüsüdür.Birçok seri ağ standardı, tek bir biti temsil etmek için çoklu voltaj veya akım seviyesi değişiklikleri kullanır ve bu uygulamalar için bps ve baud eşdeğer değildir.

Endüktif ve kapasitif etkilerin minimumda tutulduğu kısa mesafeler için her şey iyi çalışacaktır, ancak uzun mesafeler için bu yöntem kesinlikle sorunlu olacaktır.

Ortak zemin sinyali yöntemine karşı güçlü bir alternatif, her bir bitin, bir tel ile ortak bir toprak arasındaki bir voltaj yerine, toprakla izole edilmiş bir çift tel arasındaki voltaj farkı ile temsil edildiği diferansiyel gerilim yöntemidir.Bu, her bir sinyale uygulanan kapasitif ve indüktif etkilerin sınırlandırılması ve sinyallerin dış elektrik enterferansı nedeniyle bozulma eğilimini sınırlandırır, böylece bir seri ağın pratik mesafesini önemli ölçüde geliştirir.

elektriksel sinyal tipleri ve data akışı

Üçgen amplifikatör sembolleri, iki tel arasında bir voltaj sinyali veren diferansiyel amplifikatörleri temsil eder.Voltaj sinyali ile toprak arasındaki herhangi bir ilişkiyi ortadan kaldırarak, sinyal voltajına uygulanan tek önemli kapasite, iki sinyal kablosu arasında mevcut olmasıdır.Bir sinyal teli ile topraklanmış bir iletken arasındaki kapasitenin çok daha az etkisi vardır, çünkü iki sinyal teli arasındaki bir toprak bağlantısı üzerinden kapasitif yol seri olarak iki kapasitedir (sinyal telinden # 1’den toprağa, sonra yerden sinyal teline # 2 ) ve seri kapasitans değerleri her zaman bireysel kapasitelerin herhangi birinden daha azdır.Dahası, sinyal kabloları ile topraklama arasında bir harici kaynak tarafından indüklenen herhangi bir “gürültü” voltajı göz ardı edilecektir, çünkü bu sinyal voltajı her iki sinyal kablosunda da eşit ölçüde indüklenecektir ve iki sinyal teli, bunlardan herhangi biri ile topraklama arasındaki voltajdan ziyade alıcı amplifikatör sadece aralarındaki fark voltajına cevap verecektir

RS-232C, bir toprak referanslı seri ağın en iyi örneğidir, RS-422A ise bir diferansiyel voltaj seri ağının bir örneğidir.RS-232C, çok az elektrik paraziti ve kablolama mesafelerinin kısa olduğu ofis ortamlarında popüler uygulamadır.RS-422A, daha uzun kablolama mesafelerinin ve AC güç kablolamasının elektriksel paraziti için daha büyük potansiyelin bulunduğu endüstriyel uygulamalarda daha yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bununla birlikte, sorunun dijital ağ sinyalleri ile büyük bir kısmı, daha önce bahsedildiği gibi, bu tür voltajların kare-dalga doğasıdır.Tek tek kare dalgalardan kaçınabilseydik, uzun, yüksek frekanslı ağlarda doğal zorluklarının çoğundan kurtulabilirdik.Bunu yapmanın bir yolu, dijital verilerimizle sinüs dalgası voltaj sinyalini modüle etmektir.“Modülasyon”, bir sinyalin büyüklüğünün, başka bir sinyalin bazı yönleri üzerinde kontrol sahibi olduğu anlamına gelir.Telsiz teknolojisi, onlarca yıldır, daha yüksek frekanslı bir “taşıyıcı” voltajın genliğini (AM) veya frekansını (FM) kontrol etmek için bir ses frekansı voltaj sinyaline izin vermek üzere modülasyon dahil etmiştir.Bu, daha sonra iletim için antene gönderilmektedir.Frekans modülasyonu (FM) tekniği, Frekans Kaydırmalı Anahtarlama (FSK) olarak anılması dışında, dijital ağlarda genlik modülasyonundan (AM) daha fazla kullanım bulmuştur. Basit FSK ile iki farklı durumdaki sinüs dalgaları, iki ikili durumu, 1 ve 0’ı temsil etmek için kullanılır:

Düşük/yüksek frekanslı sinüs dalgalarının, 0’lar ve 1’lerin herhangi bir kombinasyonu için sıfır geçiş noktalarında başlaması ve bitmesi ile ilgili pratik problemler nedeniyle, ardışık kombinasyonun kullanıldığı, faz-sürekli FSK olarak adlandırılan bir FSK varyasyonu kullanılır.Düşük/yüksek frekans bir ikili durumu temsil eder ve yüksek/düşük frekansın kombinasyonu diğerini temsil eder.Bu ayrıca, her bitin 0 veya 1 olsun, ağda iletmek için tam olarak aynı süreyi aldığı bir durumu da sağlar.

Sinüs dalgası sinyal gerilimleri ile, kare dalga dijital sinyalleri ile karşılaşılan problemlerin birçoğu, ağ sinyallerini modüle etmek (ve demodüle etmek) için gerekli olan devre daha karmaşık ve pahalıdır.

SİNYAL TİPLERİ & DATA AKIŞI NEDİR SONUÇ : 

Bugün Sinyal Tipleri ve Data Akışı Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı olmuştur.

İyi Çalışmalar

Network ve Bus Nedir ?

NETWORK VE BUS NEDİR ? 

Networkler nedir ? Bus nedir ? Network veya Buslar nerelerde ve nasıl kullanılırlar ? Birbirlerinden farkları ya da benzerlikleri nelerdir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Network ve Bus Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

NETWORK VE BUS 

Tank ve izleme konumu arasında bahsettiğimiz tellerin biraraya gelmesi, bir veriyolu veya ağ olarak adlandırılabilir.Bu iki terim arasındaki ayrım, teknikten daha anlamlıdır ve ikisi pratik amaçlar için birbirinin yerine kullanılabilir.Genel olarak, “veri yolu” terimi genellikle, bir bilgisayar aygıtının muhafazası içinde dijital bileşenleri bağlayan bir dizi kabloya referans olarak kullanılmaktadır ve “ağ”, fiziksel olarak daha yaygın olan bir şey içindir.

Bununla birlikte, son yıllarda, “bus” kelimesi, uzak mesafeli enstrümantasyon sensörlerini uzun mesafelerde birbirine bağlamak konusunda uzmanlaşmış ağların tanımlanmasında popülerlik kazanmıştır (“Fieldbus” ve “Profibus” iki örnektir). Her iki durumda da, iki veya daha fazla dijital cihazın birbirine bağlandığı buslara referans veriyoruz ki böylece veriler kendi aralarında iletilebilsinler.

“Fieldbus” veya “Profibus” gibi isimler sadece veriyolu veya şebekenin fiziksel kablolarını değil, aynı zamanda iletişim için belirtilen voltaj seviyelerini, zamanlama dizilerini (özellikle seri veri iletimi için), konnektör pinout özelliklerini ve diğer tüm ayırt edici teknikleri kapsar.Diğer bir deyişle, belirli bir bus veya ağ türünden isme göre, aslında bir yazılı dilin kurallarına ve kelime dağarcığına benzer bir iletişim standardından söz ediyoruz.Örneğin, iki ya da daha fazla kişinin kalem arkadaşı olabilmesinden önce, ortak bir biçimde birbirleriyle yazabilmeleri gerekir.

Sadece mektuplarını birbirilerine ulaştırabilecek bir posta sistemine sahip olmak yeterli değildir.Fransızca olarak birbirlerine yazmayı kabul ederlerse, Fransız dili standardı tarafından belirlenen karakter seti, kelime bilgisi, yazım ve dilbilgisi kurallarına uymayı kabul ederler.Aynı şekilde, iki Profibus cihazını birbirine bağlarsak, sadece Profibus standardı voltaj seviyeleri, zamanlama dizileri vb. gibi önemli detayları belirttiği için birbirleriyle iletişim kurabilecektir.Sadece birden fazla cihaz arasında bağlanmış bir dizi kabloya sahip olmak yeterli değildir.Bir çalışma sistemi inşa etmek için yeterlidir (özellikle cihazlar farklı üreticiler tarafından üretildiyse).

Detaylı olarak göstermek için kendi bus standartlarımızı tasarlayalım.Farklı su seviyelerini tespit etmek için beş anahtarlı ham su tankı ölçüm sistemini kullanmak ve sinyalleri hedeflerine taşımak için en az beş tel kullanarak, güçlü BogusBus’un temelini atabiliriz:

BogusBus için fiziksel kablolama, verici cihaz (anahtarlar) ve alıcı cihaz (lambalar) arasında yedi telden oluşur.Verici, en soldaki konektörlerin solundaki tüm bileşenlerden ve kablo bağlantılarından oluşur (“- >> -” sembolleri). Her konektör sembolü, tamamlayıcı bir erkek ve dişi elemanı temsil eder. Veriyolu kabloları, bağlayıcı çiftleri arasındaki yedi telden oluşur. Son olarak, alıcı ve tüm kurucu kabloları en sağdaki konektörlerin sağında yatıyor.Ağ kablolarının beşi (1’den 5’e kadar etiketli) verileri taşır, bu kablolardan ikisi (+ V ve -V işaretli) DC güç kaynakları için bağlantı sağlar. 7 pimli konnektör fişleri için de bir standart var.Pin düzeni “geri” bağlantıyı önlemek için asimetriktir.

Üreticilerin, ürünlerinde hayranlık uyandıran “BogusBus-uyumlu” sertifikasını almaları için, BogusBus tasarımcıları tarafından belirlenen spesifikasyonlara uymaları gerekecek (büyük olasılıkla belirli bir görev için bus’ı tasarlayan ve biten başka bir şirket çok çeşitli amaçlar için pazarlamaktır).Örneğin, tüm aygıtlar, BogusBus’un 24 Volt DC güç kaynağını kullanabilmelidir.Vericideki anahtar kontakları, DC voltajını değiştirmek için derecelendirilmelidir, lambalar mutlaka o voltajla beslenecek şekilde derecelendirilmelidir ve konektörler hepsini idare edebilmelidir.Kablolama, elbette, aynı standarda uygun olmalıdır.Örneğin 1’den 5’e kadar olan lambalar, uygun pinlere bağlanmalıdır, böylece üretici XYZ’nin vericisinin LS4’ü kapandığında, üreticinin ABC alıcısının 4. lambası yanar.Hem verici hem de alıcı, 24 Volt çıkışa sahip DC güç kaynakları içerdiğinden, tüm verici/alıcı kombinasyonları (tüm sertifikalı üreticilerinden), paralel olarak güvenle bağlanabilecek güç kaynaklarına sahip olmalıdır. Üretici XYZ, topraklama sistemine bağlı 24VDC güç kaynağının negatif (-) tarafına sahip bir verici yaptıysa ve üretici ABC, dünya zeminine bağlı 24VDC güç kaynağının pozitif (+) tarafıyla bir alıcı yaptıysa ne olabileceğini düşünün.Eğer her iki topraklama da göreceli olarak “katı” ise (yani, endüstriyel bir binanın metal yapısında iki zemin varsa, bunlar arasında düşük bir direnç), iki güç kaynağı diğer her biri için kısa devre olacaktır.

BogusBus, elbette, dijital bir ağın tamamen varsayımsal ve çok pratik bir örneğidir.Çok yüksek derecede zayıf veri çözünürlüğüne sahiptir, cihazları bağlamak için önemli kablolar gerektirir ve sadece tek bir yönde iletişim kurar (ileticiden alıcıya).Bununla birlikte, bir ağın ne olduğu ve ağ seçimi ve işlemiyle ilgili bazı hususların öğretici bir örneği olarak yeterlidir.

Mesleğinizde karşılaşabileceğiniz çok sayıda bus  ve ağ var.Her birinin kendi uygulamaları, avantajları ve dezavantajları vardır.

Kısa mesafeli Buslar

PC / AT Veriyolu, bilgisayar ve bilgisayarın ana kartına disk sürücüsü ve ses kartı gibi çevresel aygıtları bağlamak için IBM tarafından uyumlu bilgisayarların erken döneminde kullanılır.

PCI Kişisel bilgisayarlarda kullanılan ancak IBM ile uyumlu olmayan başka bir veri yoludur.PC/AT’den çok daha hızlıdır.Tipik veri aktarım hızı 100 Mbyte / saniye (32 bit) ve 200 Mbyte / saniye (64 bit).

PCMCIA Çevre birimlerini dizüstü bilgisayarlara ve dizüstü bilgisayarlara özel kişisel bilgisayarlara bağlamak için tasarlanmış bir veriyoludur.Çok küçük bir fiziksel “ayak izi” vardır, ancak diğer popüler PC otobüslerinden çok daha yavaştır.

VME Çok sayıda bellek, çevre birimi ve hatta mikroişlemci kartlarının pasif bir rafa takılabildiği çok yönlü endüstriyel ve askeri bilgisayarların yapımı için yüksek performanslı bir veri yoludur (Motorola tarafından tasarlanmış ve Motorola’nın önceki Versa-Bus standardına dayanan).Özel sistem tasarımlarını kolaylaştırmak için ”veya“ kart kafesi ”. Tipik veri aktarım hızı 50 Mbyte / saniyedir (64 bit genişliğinde).

VXI Aslında VME veri yolunun genişletilmesi, VXI (Enstrümantasyon için VME eXtension), standart VME veri yolunu, raftaki kartlar arasındaki analog sinyaller için konektörlerle birlikte içerir.

S-100 Altair veriyolu olarak da adlandırılan bu veriyolu standardı, 1976 yılında Intel 8080 mikroişlemci çipine bir arabirim olarak hizmet vermeyi amaçlayan bir konferansın ürünüdür. Çoklu fonksiyon kartlarının pasif bir “rafa” takılabileceği VME felsefesinde olduğu gibi, özel sistemlerin yapımını kolaylaştırır.

MC6800 Çevresel cihazları popüler Motorola 6800 mikro işlemci çipine bağlamak için tasarlanmış Intel merkezli S-100 veriyolunun Motorola eşdeğeridir.

STD, Basit-Tasarım için duruyor ve PC / AT veriyoluna benzer bir başka pasif “raf” ve IBM uyumlu donanımlara dayanan tasarımlara karşı kendini iyi göstermektedir.Pro-Log tarafından tasarlanan 8 bit genişliğinde (paralel), nispeten küçük (4,5 inç 6,5 inç) devre kartları barındırmaktadır.

Multibus I ve II Intel tarafından tasarlanan özel bilgisayar sistemlerinin esnek tasarımı için tasarlanan 16 bit genişliğinde (paralel) başka bir veri yoludur.

CompactPCI Eski VME veriyoluna daha yüksek performanslı bir alternatif olarak tasarlanmış kişisel bilgisayar PCI standardının endüstriyel bir uyarlamasıdır.Veri aktarım hızları 66 MHz’lik bir veri iletim hızında 200 Mbit / saniye (32 bit) veya 400 Mbyte / sn’dir (64 bit).

Mikrokanal: IBM tarafından tasarlanan ve kötü amaçlı PS/2 serisi bilgisayarlar için tasarlanan bir başka veriyoludur.PC anakartlarının çevre aygıtlarına arabirimine yöneliktir.

IDE Öncelikle kişisel bilgisayar sabit disklerini uygun çevre kartları ile bağlamak için kullanılan bir veriyoludur.Sabit disk ve CD-ROM sürücü arabirimi için günümüzün kişisel bilgisayarlarında yaygın olarak kullanılmaktadır.

SCSI Kişisel bilgisayar disk sürücüleri için kullanılan bir alternatif (teknik olarak IDE’ye üstün) veriyoludur. SCSI, Küçük Bilgisayar Sistem Arayüzü anlamına gelir. Bazı IBM uyumlu PC’lerde, Macintosh (Apple) ve birçok küçük ve ana bilgisayar iş bilgisayarında kullanılır. Sabit sürücüleri, CD-ROM sürücüleri, disket sürücüleri, yazıcılar, tarayıcılar, modemler ve diğer çevresel aygıtları bir araya getirmek için kullanılır. Orijinal standart için saniyede 1,5 Mbyte’ye varan hızlardır.

GPIB (IEEE 488) Genel Amaçlı Arabirim Bus, aynı zamanda HPIB veya IEEE 488 olarak da bilinir, bu da osiloskoplar ve multimetreler gibi elektronik test ekipmanlarının kişisel bilgisayarlara arabirimi için tasarlanmıştır.Haberleşme kontrolü için 8 ek hat ile 8 bit geniş adres/veri “yol”.

Centronics parallel Yazıcı ve çizici cihazların arayüzlenmesi için kişisel bilgisayarlarda yaygın olarak kullanılır. Bazen harici ZIP (100 Mbyte disket) disk sürücüleri ve teyp sürücüleri gibi diğer çevre aygıtlarıyla arabirim kurmak için kullanılır.

FireWire (IEEE 1394) 100, 200 veya 400 Mb/s hızında çalışabilen, “çalışırken değiştirme” (güç açıkken cihaz ekleme veya çıkarma) ve esnek topoloji gibi çok yönlü özellikleri olan yüksek hızlı seri ağdır. Yüksek performanslı kişisel bilgisayar arabirimi için tasarlanmıştır.

Bluetooth Bilgisayar aygıtlarının ofis bağlantısı için tasarlanmış bir radyo tabanlı iletişim ağı. Bu ağ standardında tasarlanan veri güvenliği için hükümler.

Genişletilmiş mesafe ağları

20 mA akım çevrimi Ortak enstrümantasyon 4-20 mA analog standardı ile karıştırılmamalıdır, bu, ikili verileri temsil etmek için 20 mA (veya bazen 60 mA) akım döngüsünü kesmeye dayalı bir dijital iletişim ağıdır.Düşük empedans iyi bir gürültü bağışıklığı vermesine rağmen, tüm şebekede başarısız olan kablolama arızalarına (kırılma gibi) karşı hassastır.

RS-232C Bilgisayar sistemlerinde kullanılan ve genellikle yazıcılar ve fareler gibi çevresel aygıtları kişisel bir bilgisayara bağlamak için kullanılan en yaygın seri ağdır.Hız ve mesafede sınırlıdır (genellikle 45 feet ve 20 kbps, daha yüksek hızlar daha kısa mesafelerle çalıştırılabilir).RS-232C genellikle basit bir şekilde RS-232 olarak adlandırılır (“C” genel olarak kullanılmaz).

RS-422A/RS-485 RS-232C’nin bazı mesafe ve çok yönlülük sınırlamalarını aşmak için tasarlanmış iki seri ağdır.Elektriksel olarak “gürültülü” tesis ortamlarında seri cihazları birbirine bağlamak için endüstride yaygın olarak kullanılır.RS-232C’den çok daha büyük mesafe ve hız sınırlamaları, tipik olarak yarım milden fazla ve 10 Mbps’ye yaklaşan hızlarda kullanılır.

Ethernet (IEEE 802.3) Bilgisayarları ve bazı çevresel aygıtları birbirine bağlayan yüksek hızlı bir ağdır. “Normal” Ethernet, 10 milyon bit/saniye hızında çalışır ve “Fast” Ethernet 100 milyon bit/saniyede çalışır. Daha yavaş (10 Mbps) Ethernet, bakır tel (kalın koaks = “10BASE5”, ince koaks = “10BASE2”, bükümlü çift = “10BASE-T”), radyo ve optik fiber üzerinde çeşitli yollarla uygulanmaktadır.( “10BASE-F”).Hızlı Ethernet ayrıca birkaç farklı yolla uygulanmıştır (twisted-pair, 2 pair = 100BASE-TX; twisted-pair, 4 pair = 100BASE-T4; fiber optik = 100BASE-FX).

Token halkası Bilgisayar cihazlarını birbirine bağlayan başka bir yüksek hızlı ağ, Ethernet’ten çok farklı bir iletişim felsefesi kullanarak, tek tek ağ cihazlarından daha hassas tepki süreleri ve ağ bağlantı hasarlarına karşı daha fazla bağışıklık sağlar.

FDDI Sadece fiber optik kablolama üzerine uygulanan çok hızlı bir ağdır.

Modbus ;  Modbus Plus Modicon şirketi tarafından, uzak I/O (Giriş / Çıkış) raflarının bir PLC işlemcisi ile bağlanması için büyük bir Programlanabilir Mantık Denetleyicileri (PLC) üreticisi tarafından orijinal olarak uygulanır.Hala oldukça popülerdir.

Profibus Orijinal olarak Siemens firması, başka bir büyük PLC ekipmanı üreticisi tarafından uygulanmaktadır.

Foundation Fieldbus Çok sayıda işlem cihazının (vericiler, kontrolörler, valf konumlandırıcıları) ana bilgisayarlarla ve birbirleriyle iletişim kurmasına izin verecek şekilde tasarlanmış yüksek performanslı bir veri yoludur.Nihayetinde 4-20 mA analog sinyalini gelecekte proses kontrol cihazlarının birbirine bağlanması için standart araçlar olarak değiştirebilir.

NETWORK VE BUS NEDİR SONUÇ : 

Bugün Network ve Bus Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı bir yazı olmuştur.Teknik olarak , dijital haberleşme serisine devam edeceğiz.

İyi Çalışmalar

 

Sayısal Haberleşme Nedir ?

SAYISAL HABERLEŞME NEDİR ?

Sayısal haberleşme veya diğer bir ismi ile dijital haberleşme nedir ? Sayısal haberleşme nerelerde ve nasıl kullanılır ? Sayısal haberleşme hayatımızın hangi alanlarına etki eder ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Sayısal Haberleşme Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

SAYISAL HABERLEŞME

Büyük ve karmaşık dijital sistemlerin tasarımında, genellikle bir cihazın dijital cihazlara ve diğer cihazlardan iletişim kurması zorunludur.Dijital bilginin bir avantajı, bir analog ortamda simgelenen bilgilerden, iletilen ve yorumlanmış hatalara çok daha dirençli olma eğilimindedir.Bu, dijital olarak kodlanmış telefon bağlantılarının, kompakt ses disklerinin ve dijital iletişim teknolojisi için mühendislik topluluğundaki coşkunun çoğunu açıklar.Bununla birlikte, dijital iletişimin kendine özgü bir takım eksikleri  vardır ve gönderilebileceği çok sayıda farklı ve uyumsuz yol vardır.

Su depolama tankı seviyesini uzaktan izleme görevini üstlendiğimizi varsayalım.Bizim işimiz, tanktaki su seviyesini ölçmek ve bu bilgiyi diğer insanların izleyebilmesi için uzak bir yere göndermek için bir sistem tasarlamaktır.Tankın seviyesinin ölçülmesi oldukça kolaydır ve şamandıralı anahtarlar, basınç ileticiler, ultrasonik seviye detektörleri, kapasitans probları, gerinim ölçerler veya radar seviye detektörleri gibi farklı tipte enstrümanlar ile gerçekleştirilebilir.

Resimde göreceğiniz üzere çizim için, 4-20 mA çıkış sinyali ile bir analog seviye ölçüm cihazı kullanacağız.4 mA,% 0’lık bir tank seviyesini temsil eder, 20 mA,% 100’lük bir tank seviyesini temsil eder ve 4 ila 20 mA arasındaki herhangi bir şey, orantılı olarak% 0 ile% 100 arasında bir tank seviyesini temsil eder.İstediğimizde, bu 4-20 mA analog akım sinyalini uzaktan izleme yerine bir çift bakır tel yardımıyla gönderebiliriz.

Bu analog iletişim sistemi basit ve sağlam olacaktır.Birçok uygulama için ihtiyaçlarımıza mükemmel bir şekilde yetecektir.Ama işi bitirmenin tek yolu bu değil.Dijital teknikleri araştırmak amacıyla, bu hipotetik tankın diğer yöntemlerini izleme yöntemi, daha önce anlatılan analog yöntemin en pratik olabileceği keşfedilmiştir.

Analog sistemin, olabildiğince basit olması, sınırlamalarına sahiptir.Bunlardan biri analog sinyal girişim problemidir.Tankın su seviyesi, devredeki DC akımının büyüklüğü ile simgelendiğinden, bu sinyaldeki herhangi bir “gürültü” su seviyesinde bir değişiklik olarak yorumlanacaktır. Gürültü olmadan,% 50’lik sabit bir tank seviyesi için zaman içinde mevcut sinyalin bir çizimini resim üzerinde görebilirsiniz.

Bu devrenin telleri 60 Hz AC güç taşıyan kablolara çok yakın düzenlenmişse, örneğin, endüktif ve kapasitif kuplaj, aksi takdirde DC devresine sokulacak yanlış bir “gürültü” sinyali oluşturabilir.Her ne kadar 4-20 mA’lik bir loopun düşük empedansı (250 Ω, tipik olarak), küçük gürültü voltajlarının önemli ölçüde yüklendiği anlamına gelir (ve dolayısıyla güç telleri tarafından oluşturulan kapasitif/endüktif kuplajın verimsizliği nedeniyle zayıflatılır), bu gürültü ölçüm sorunlarına neden olacak kadar önemli olabilir.

Bir analog ölçüm sistemine eklenen herhangi bir elektriksel gürültü, ölçülen miktardaki değişiklikler olarak yorumlanacaktır.Bu problemle mücadele etmenin bir yolu, tankın su seviyesini analog sinyal yerine dijital sinyal aracılığıyla sembolize etmektir.Analog verici cihazını tanktaki farklı yüksekliklerde monte edilmiş bir dizi su seviye şalteri ile değiştirerek gerçekten kaba bir şekilde yapabiliriz:

Bu anahtarların her biri, bir devrenin kapatılmasıyla, izleme konumunda bir panele monte edilen bireysel lambalara akım gönderilmesi için kablolanır.Her bir anahtar kapandığında, ilgili lambası yanar ve panele bakan kişi, tankın seviyesinin 5-lamba görüntüsünü görecektir.

Her bir lamba devresinin doğada dijital olması -% 100 veya% 100 kapalı olması diğer tellerin çalışma boyunca elektriksel parazitleri, izleme ucundaki ölçümün doğruluğu üzerinde analog sinyale göre çok daha az etkiye sahiptir. “Kapalı” bir sinyalin “açık” sinyali olarak yorumlanmasına veya tersine neden olmak için büyük miktarda parazit gerekli olacaktır.Elektriksel parazitlere göreceli direnç, analog üzerinden her tür dijital iletişimden yararlanan bir avantajdır.

Artık dijital sinyallerin “gürültü” ile oluşan hataya karşı çok daha dirençli olduğunu biliyoruz, bu tank seviyesi ölçüm sistemi üzerinde geliştirelim. Örneğin, su seviyesinin daha kesin belirlenmesi için daha fazla anahtar ekleyerek bu tank ölçüm sisteminin çözünürlüğünü artırabiliriz.16 anahtar yerine tankın yüksekliğine 16 anahtar taktığımızı varsayalım. Bu, ölçüm çözünürlüğümüzü önemli ölçüde artıracaktır, ancak tank ve izleme konumu arasında gerilmesi gereken tellerin miktarının büyük ölçüde artması pahasına olacaktır. Bu kablolama giderlerini azaltmanın bir yolu, 16 anahtarı almak ve aynı bilgiyi temsil eden bir ikili sayı oluşturmak için bir öncelikli kodlayıcı kullanmaktır:

dijital haberleşme nedir

Şimdi, sadece 4 tel (artı toprak ve güç kabloları) bilgisine ulaşmak için, 16 telin (artı toprak ve güç kabloları) tersine, haberleşme gereklidir.İzleme konumunda, 4-bitlik ikili verileri kabul edebilecek ve bir kişinin görüntülemesi için okunması kolay bir ekran oluşturabilecek bir çeşit görüntüleme cihazına ihtiyacımız vardı.Girdi olarak 4-bit veriyi ve 1-of-16 çıkışlı lambaları kabul etmek için kablolu olan bir kod çözücü bu görev için kullanılabilir ya da bir çeşit sayısal rakamı çalıştırmak için 4-bit kod çözücü/sürücü devresi kullanabiliriz.

Yine de, 1/16 tank yüksekliğindeki bir çözünürlük, uygulamamız için yeterince iyi olmayabilir.Su seviyesini daha iyi çözmek için ikili çıktımızda daha fazla bite ihtiyacımız var.Hala daha fazla anahtar ekleyebiliriz, ancak bu oldukça pratik değildir.Daha iyi bir seçenek, orijinal analog vericiyi depoya yeniden takmak ve 4-20 mA analog çıkışını, bir dizi düz seviye anahtarını kullanarak pratikten çok daha fazla bit içeren bir ikili sayıya elektronik olarak dönüştürmektir.Tanktan izleme konumuna kadar telin uzun vadesinde kaçınmaya çalıştığımız elektriksel gürültü ile karşılaşıldığından, bu A/D dönüşümü tankta gerçekleşebilir (burada “temiz” bir 4-20 mA sinyaline sahibiz) ).Analog bir sinyali dijitale çevirmek için çeşitli yöntemler vardır, ancak bu tekniklerin derinlemesine bir tartışmasını atlayıp dijital sinyal iletişiminin kendisi üzerinde yoğunlaşacağız.

Tank enstrümantasyonumuzdan izleme enstrümantasyonuna gönderilen dijital bilginin türü paralel dijital veri olarak adlandırılır.Yani, her ikili bit kendi özel teli boyunca gönderilir, böylece tüm bitler aynı anda hedeflerine ulaşır.Bu açıkça, izleme konumu ile iletişim kurmak için bit başına en az bir tel kullanılmasını gerektirir.Tek bir kanalda (bir tel + toprak) ikili verileri göndererek kablolama ihtiyaçlarımızı daha da azaltabiliriz, böylece her bit her seferinde bir kez iletilir. Bu tip bilgi, seri dijital veri olarak adlandırılır.

A/D dönüştürücüsünden (tank vericisinde) paralel verileri almak ve seri verilere dönüştürmek için bir çoklayıcı veya bir kaydırma yazmacı kullanabiliriz.Alıcı uçta (izleme konumu), seri devrelere, ekran devresinde kullanılmak üzere tekrar paralel olarak dönüştürmek için bir demultiplekser veya başka bir kaydırma yazmacını kullanabilirdik. Mux/demux veya shift register çiftlerinin senkronizasyonda nasıl tutulduğuna dair tam detaylar, A/D dönüşümü gibi başka bir dersin konusudur.Neyse ki, tüm bu ayrıntıları kendi başlarına ele alan ve tasarımcının hayatını daha kolay hale getiren UART’ler (Evrensel Asenkron Alıcı-Vericiler) olarak adlandırılan dijital IC çipleri vb. bulunmaktadır.

SAYISAL HABERLEŞME NEDİR SONUÇ : 

Bugün Sayısal Haberleşme Nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Teknik makaleler serisine devam ediyoruz.Umuyorum faydalı bir yazı olmuştur.

İyi Çalışmalar

 

Düşük Güçlü RF Cihazlar ve ISM Bantları Nedir

DÜŞÜK GÜÇLÜ RF CİHAZLAR VE ISM BANTLARI NEDİR ?

Düşük güçlü RF cihazları nedir ve nasıl kullanılır ? ISM bantları nedir ? ISM bantları nerelerde kullanılır ? RF cihazlarını nasıl anlamalıyız ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Düşük Güçlü RF Cihazlar ve ISM Bantları Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

DÜŞÜK GÜÇLÜ RF CİHAZLAR VE ISM BANTLARI

Dijital modülasyon, düşük güçlü RF iletişiminin güvenilirliğini artırmaya yardımcı olabilir.Ve bir ISM bandı tam olarak nedir?

Tarihsel bir perspektiften bakıldığında, RF sistemleri yüksek güç iletimi ile yakından ilişkilidir.AM ve FM istasyonları için büyük antenler, uzun mesafeli askeri radyolar ve uzay aracıyla iletişim kurmak ve kontrol etmek için kullanılan sistemler gibi farklı uygulamaları bile hayal etmekteyiz.Bu sistemler, daha uzun menzilin daha iyi olduğu ve bu nedenle daha fazla güce sahip olduğu konusunda belirsiz bir fikirle ilişkilidir.

Yüksek güçlü RF hiçbir şekilde önemsiz veya nadir değildir, ancak birçok yönden günlük hayatımızdan giderek daha fazla ayrılmaktadır.Ya da en azından günlük hayatımızda daha az fark edilir olduğunu söyleyebiliriz, çünkü dikkatimizin çoğu artık küçük, düşük güçlü kablosuz cihazlara odaklanmıştır. Bunlar gibi sistemlerde, aşırı tasarım çabası mümkün olan en düşük güç tüketimi ile kabul edilebilir performansa ulaşmaya ayrılmıştır.Bu, verimliliğin maksimum güç aktarımından daha önemli olabileceği anlamına gelir ve aynı zamanda maksimum menzil elde etme arzusu olmadığı anlamına da gelir.Amaç, sadece yeterli menzil, yani cihazın amaçlanan amaç için kullanılmasına izin veren aralığın elde edilmesidir.

İlginç bir örnek işitme cihazlarını içerir.İnsan vücudunun duyusal sisteminin iki kulakla çalışacak şekilde tasarlanması sürpriz değidir.İnsan beyni, bu iki ilgili duyusal akışı (muhtemelen oldukça karmaşık şekillerde) birleştirerek, deneyimleme ve seslere tepki verme yeteneğimizi geliştirir.Her iki kulakta işitme cihazı kullanmak, bu dengeli ses algısını düzeltmeye yardımcı olabilir, ancak modern cihazlar diğer kulaktaki işitme cihazı ile iletişim kurarak bir adım daha ileri gider.Bu şekilde, iki işitme cihazı, yanıtlarını ince ayar yapmak için “birlikte çalışabilir”.

Bu, menzili maksimuma çıkarmaya ihtiyaç duymayan bir RF sisteminin mükemmel bir örneğidir. Tasarımcılar, vericinin ve alıcının mesafesinin neredeyse tam olarak ne olacağını biliyorlar ve daha uzun menzile sahip olmanın faydalı olacağı gerçekçi bir durum yoktur.

Analog vs Dijital

Düşük güçlü RF sistemlerinde önemli bir teknik dijital modülasyondur.Bu, gerçekte dijital (yani, dikdörtgen) sinyallerin iletilmesi anlamına gelmez ki bu imkansız olmasa da, pratik bir pratik değildir, çünkü dikdörtgen bir dalga yüksek harmonik içeriğe sahiptir.İletilen sinyal, taşıyıcı frekanstan oldukça uzak frekanslarda büyük miktarda enerji içerir ve sonuç olarak bir girişim kaynağı olacaktır.

Önceki sayfada ele alındığı gibi, elektromanyetik spektrumun, birbiriyle ilgisi olmayan birçok cihazın kablosuz iletişimi güvenilir bir şekilde gerçekleştirebilmesini sağlamak için düzenli olarak kalması gerekir.Bu, kablosuz iletimlerin belirli bir ayrılmış frekans aralığıyla sınırlandırılması gerektiği anlamına gelir ve bu, dikdörtgen sinyaller kullanıldığında bu mümkün değildir.

Dijital modülasyon

Dijital modülasyon, daha sonra, analog modülasyonun yaptığı gibi, sinüzoidal dalgaları kullanır.Fark, bir dijital sistemde, taşıyıcının modülasyonunun, analog baz-bandı sinyalinin kesintisiz bir temsilini temsil etmemesidir.Bunun yerine, dijital verileri temsil eder.Taşıyıcı dalgasındaki değişiklikler, semboller olarak belirtilen ayrı bölümlerde meydana gelir ve her sembol bir veya daha fazla biti temsil eder.

Dijital modülasyon, tipik dijital iletişiminkine benzer avantajlar sağlar.Bilgi sürekli değişen bir sinyal yerine ayrı bitler olarak aktarıldığı için, gönderme gücü çok az veri kaybıyla en aza indirilebilir – güç, alıcının bir sıfır ve bir, tüm verileri birbirinden ayırt etmesini sağlamak için yeterli olduğu sürece başarıyla aktarılacaktır.Ayrıca, dijital iletişim, örneğin, geçici girişim sinyal-gürültü oranında kısa bir azalmaya yol açtıysa, alıcının vericinin belirli veri bölümlerini yeniden göndermesini istemesini sağlar.

Genellikle veri bağlantıları olarak adlandırılan dijital RF sistemleri, kendi performanslarını gerçek zamanlı olarak değerlendirebilmenin ek avantajına sahiptir.Bağlantının kalitesini değerlendirmek için çevrimsel fazlalık kontrolü gibi bir hata tespit algoritması kullanılabilir.Alıcı cihaz, bit hatalarının sıklığında önemli bir artış fark ederse, vericinin çıkış gücünü arttırmasını isteyebilir.Bu şekilde, vericinin güç tüketimi, veri bağlantısının gerçek performansına göre optimize edilebilir.

ISM Grupları

Bir önceki konuda da  ele alındığı gibi, bir RF vericisini çalıştırmak isteyen herhangi bir kuruluş uygun düzenleyici kurumdan (ABD’deki FCC gibi) açık bir izin almalıdır.Bu kuralın en dikkate değer istisnası ISM bantlarının kullanılmasıdır.

ISM, endüstriyel, bilimsel ve tıbbi anlamına gelir.Muhtemelen bu, FCC’nin orijinal niyetini yansıtmaktadır, ancak isim artık geçerli değildir.ISM bantları diğer ürün kategorilerinden (Bluetooth, Wi-Fi, ev güvenlik sistemleri, radyo frekansı tanımlama (RFID), oyuncaklar, kablosuz telefonlar) birçok cihaz tarafından kullanılır.

Lisanssız vs. Düzenlenmemiş

ISM bantları lisanssızdır, ancak bunlar kesinlikle düzensiz değildir.“Lisanssız”, bir düzenleyici kurumdan açık izin almadan, bir ISM-band cihazını geliştirmek ve pazarlamak yasal olduğu anlamına gelir. “Düzenlenmemiş” ISM frekanslarında kaldığınız sürece istediğiniz herhangi bir şeyi iletebileceğiniz anlamına gelir ve durum böyle değildir.

En basit sınırlama iletim gücüdür: genel olarak, antene verilen güç 1 W’yi (30 dBm) geçemez. Ancak, frekans atlatma veya yayılma spektrumu iletimi gibi ayrıntılara girdiğinizde durum daha da karmaşıklaşır.

Ayrıca, bant dışı iletilen enerji üzerinde kısıtlamalar vardır – bu önemlidir çünkü düşük sıralı harmonikler kabul edilebilir frekans aralıklarının dışında kalan önemli iletilmiş enerji ile sonuçlanabilir.

En önemli ISM bandı 2,4 GHz bant olarak anılır, ancak 2,4 GHz aslında merkez frekansı değildir; bant 2.4 ila 2.4835 GHz arasında uzanır.Bu bandın önemli bir avantajı dünya çapında kullanılabilirliğidir – diğer ISM bantları bir bölgeden diğerine değişir, ancak tüm dünyada lisanssız işlem için 2,4 GHz kullanılabilir.

Özet :

Düşük güç RF cihazları günlük hayatımızda giderek daha yaygındır.

Enerji tasarrufu konusundaki genel ilginin yanı sıra, düşük güç tüketimi pil ömrünü uzatır.Dijital veri aktarımı birçok RF sisteminde önemli bir tekniktir; Düşük güç sistemlerinde daha verimli pil kullanımı sağlar.

Dijital modülasyon, dijital verileri aktarmak için analog dalga formlarının kullanılmasını ifade eder.

ISM bantları, tipik RF lisanslama gerekliliklerinin en önemli istisnasıdır.

Çok sayıda kablosuz cihaz ISM frekanslarını kullanır.

ISM-band cihazları lisans gerektirmez, ancak bu bantları yöneten düzenlemelere uymak zorundadırlar.

DÜŞÜK GÜÇLÜ RF CİHAZLAR VE ISM BANTLARI NEDİR SONUÇ :

Bugün Düşük Güçlü RF Cihazlar ve ISM Bantları Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Umuyorum faydalı olmuştur.

İyi Çalışmalar

RF Yayım : Düzenlemeler – Çevre ve Güç Aktarımı

RF YAYIM : DÜZENLEMELER – ÇEVRE ve GÜÇ AKTARIMI NEDİR ?

RF yayım nedir ? RF yayım düzenlemeler , çevre etkisi ve güç aktarımı nedir ? RF yayımın temeli nedir ? RF yayım nerelerde kullanılır ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız RF Yayım : Düzenlemeler – Çevre ve Güç Aktarımı nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

RF YAYIM : DÜZENLEMELER – ÇEVRE ve GÜÇ AKTARIMI

Amplifikatörünüzden anteninize maksimum gücü nasıl aktaracağınızı ve bir osiloskop kullanarak bu gücü nasıl ölçebileceğimize bir bakalım.

RF teknolojisinin önemli bir özelliği şudur .Bir kişinin başka bir kişinin kablosuz iletişimini engellemesi veya tamamen yok etmesi nispeten kolaydır.Radyo dalgaları havada dolaşır ve kasten ya da yanlışlıkla, girişim olarak tanımlanabilecek sinyalleri iletenler de dahil herşey tarafından kullanılabilir.

Öncelikle, daha önce iletilmiş olan radyo sinyallerini “yok edemeyeceğinizi” veya “zarar veremeyeceğinizi” anlamak önemlidir.Bununla birlikte, çevrenin etkisi, alıcının bu sinyalin içerdiği önemli bilgileri çıkarma yeteneğini tehlikeye soktuğu için orijinal bir sinyalin yok edilmesine eşdeğer olabilir.Başka bir deyişle, bilgi hala mevcuttur, fakat belirli bir alıcıya göre, pratikte var olmaktan çıkmıştır.

RF tasarımı için çevre sürekli bir zorluktur ve kablosuz cihazların çoğalması durumu daha kolay hale getirmez.Bir sistemi çevreye karşı dirençli hale getirmenin çeşitli yolları vardır.Bu müdahalenin çoğu, iletişimsiz cihazların genellikle benzer taşıyıcı frekansları kullanması gerektiğinden kaynaklanmaktadır.

Ancak, kasıtlı müdahale gibi bir şey de var.Buna sıkışma denir; amaç, bir şekilde ya da başka bir şekilde, diğer kablosuz sistemlerin başarılı iletişimi sürdürmesini engelleyen bir sinyali yayınlamaktır. Sıkışma, modern savaşta önemli bir taktiktir ve günlük hayatta bir sıkıntıdır (ya da daha kötüsü) ve tamamen yasa dışıdır.

Düzenlemeler

Başlangıçta hükümetlerin kablosuz iletimleri düzenleyeceği garip gelebilir; elektromanyetik radyasyon olarak somut bir şey üzerinde yasalar uygulayabilir miyiz? Ancak sıkışma örneği, yönetmeliklerin yokluğunun ciddi sorunlara yol açacağını açıkça ortaya koymaktadır.

Amerika Birleşik Devletleri’nde, kablosuz iletişim dünyasında düzeni sürdürme görevi Federal İletişim Komisyonu’na (FCC) düşer.Elektromanyetik spektrumun bir bölümünü kullanmak isteyen özel ve kamu kuruluşları FCC’den izin almalıdır; bu izin bir lisans olarak adlandırılır.Sınırlı olan ve bu nedenle büyük bir rahatsızlığa yol açması olası olmayan sistemler için istisnalar vardır.

En yüksek güç

(Yasal) lisanssız radyo yayınları ile ilgileniyorsanız, iletim gücünüzü bilmeniz gerekir.Resmi düzenlemeler, etkin aralık veya başka bir metrik açısından sunulsa bile, genellikle bu durumlarda kabul edilebilir kabul edilen iletim gücünü belirleyebilmeniz gerekir – ve sistemin gücünü veya antenin belirli bir mesafede alan gücü ölçümünü doğru bir şekilde ölçmeye çalışmaktan , güç elde etmek daha kolaydır.

RF ve diğer tüm elektrik devreleri türlerinde, bir bileşen tarafından dağıtılan güç, bileşen boyunca akan akımla çarpılan bu bileşen üzerindeki gerilime eşittir.Bir anteni sadece bir iletken olarak ve bu nedenle çok az dirençli bir şey olarak düşünebilirsiniz.Bir iletkenin DC’de çok düşük bir dirence sahip olabileceği doğrudur, ancak daha yüksek frekanslarda bir antenin önemli miktarda giriş empedansı vardır. RF sinyalimizi iletmek için kullandığımız belirli frekanslarda antenin empedansı ile ilgileniyoruz; antene verilen güç miktarını tahmin etmek için bu bilgiye ihtiyacımız olacak.

Voltaj Transferi ve Güç Aktarımı

Tipik bir dijital veya analog devrede, bir kablo veya PCB izinin 50 ohm direnç göstermesini istemeyiz. Bu, iletken olarak tanımlanan bir şey için çok yüksek bir direnç gibi görünmektedir.Ancak, düşük frekanslı devrelerde genellikle gerilim transferine ilgi duyduğumuzu hatırlamalıyız, yani, bir giriş pimi üzerindeki voltajın önceki çıkış pimindeki voltaja mümkün olduğunca yakın olmasını sağlamak istiyoruz.İyi bir voltaj aktarımı elde etmek için düşük çıkış empedansı, düşük iletken empedansı ve yüksek giriş empedansı gerekir.

Bununla birlikte, bir RF vericisinin (veya bir ses yükselticisinin) çıkış aşamasında, hedef güç aktarımıdır. Voltajı sadece bir cihazdan diğerine taşımak istemiyoruz; anten boyunca akan önemli akımlar istiyoruz, böylece yayılan elektromanyetik enerjiye dönüştürülebilen bol miktarda elektrik enerjisi vardır.

Yük empedansının büyüklüğü, kaynak empedansının büyüklüğüne eşit olduğunda maksimum güç aktarımı gerçekleşir.

RF devresinde, amplifikatörün çıkış aşaması (ve amplifikatörü antene bağlayan iletim hattı) genellikle 50 ohm empedansa sahip olacaktır ve böylece maksimum güç transferini sağlamak için anten empedansı da 50 ohm olmalıdır.(Bir başka önemli konu, bir amplifikatör ve bir anten arasındaki empedans eşleşmesini iyileştirmek için kullanılan “eşleştirme ağlarıdır”, ki bu durumu daha sonra ele alacağız.)

rf yayım nedir

Tahmini Güç

Önceki incelemelerde, güç amplifikatörünü 50 Ω osiloskop girişine bağlayarak bir RF çıkış aşamasını neden analiz edebileceğimizi açıkladık ki  çoğu RF sistemi 50 Ω empedansa dayanmaktadır ve bu yüzden genellikle 50 Ω anten empedansına ihtiyacınız olacaktır.

Elbette, devrenizin ilgili voltaj ve empedans özelliklerini biliyorsanız, sadece antene verilen gücü hesaplayabilirsiniz.Bir SPICE simülatörü, başka bir etkili yaklaşım olacaktır.Fakat bu teknikler sizin durumunuzda pratik değilse veya deneysel doğrulama istiyorsanız, ölçüm ekipmanı kullanmanız gerekir.

Bir spektrum analiz cihazınız varsa, hepsini kullanın.Tam olarak bu tür bilgileri sağlamak için tasarlanmıştır.Bir spektrum analiz cihazınız yoksa bir osiloskop kullanabilirsiniz.50 Ω osiloskop girişini kullanarak sinyalin RMS gerilimine bakın ve ardından gücü R = 50 Ω olan V2 /R olarak hesaplayın.

Özet : 

Elektromanyetik iletim, istemeyerek yapılan müdahale ile ilgili problemleri azaltmak için dikkatle düzenlenir.Sıkışma olarak bilinen kasıtlı müdahale, sivil yaşam bağlamında yasa dışıdır.

Amerika Birleşik Devletleri’nde, iletim cihazları genellikle FCC tarafından lisanslanmalıdır.

Sınırlı iletim gücü ile ilişkili belirli koşullar altında lisanssız çalışma mümkündür.

Bir amplifikatörden antene maksimum elektrik gücü transferi sağlamak için, amplifikatörün çıkış empedansının büyüklüğü, antenin giriş empedansının büyüklüğü ile eşleşmelidir.

İletim gücü, matematiksel analiz veya SPICE simülasyonu ile belirlenebilir.Bir spektrum analizörü veya bir osiloskop kullanılarak deneysel olarak da tahmin edilebilir.

RF YAYIM : DÜZENLEMELER – ÇEVRE ve GÜÇ AKTARIMI NEDİR SONUÇ : 

Bugün RF Yayım : Düzenlemeler – Çevre ve Güç Aktarımı Nedir adlı yazımızla karşınızdaydık.Umuyorum faydalı olmuştur.

İyi Çalışmalar

Elektromanyetik Spektrum Nedir | RF Çeşitli Frekanslar

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM NEDİR?

Elektromanyetik spektrum nedir ? Elektromanyetik spektrum nerelerde kullanılır ? Elektromanyetik spektrumun temeli nedir ? Elektromanyetik spekturumu nasıl anlamalıyız ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Elektromanyetik Spektrum Nedir adlı yazımızla karşınızdayız.

Başlayalım.

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM

Normalde bir elektromanyetik spektrum vardır, ancak farklı taşıyıcı frekansları kullanarak, çok sayıda RF cihaz birlikte bulunabilir.

RF dünyası frekanslar dünyasıdır.Tek bir sistemde veya tek bir PCB içinde, bir RF tasarımının birden fazla frekans aralığında sinyalleri içerebileceği düşünülürse, bu doğrudur.Fakat bu noktada, belirli bir RF sisteminin var olduğu geniş kapsamı inceleyelim.Bu konsepte verdiğimiz isim “elektromanyetik spektrum” dur.

Daha spesifik olarak, RF iletişimi için yaygın olarak kullanılan elektromanyetik spektrum kısmını tartışacağız.Işık, elektromanyetik spektruma dahil edilmiştir ve bu nedenle, mühendislik sistemlerinde sınırlı kullanımı olan aşırı düşük frekanslı radyo dalgaları vardır.Işık, bilgiyi iletmenin yararlı bir yoludur, ancak orta frekanslı elektromanyetik radyasyondan (EMR) çok farklı şekilde davranır ve sonuç olarak kendi kategorisine yerleştiririz – kablosuz iletişim yerine optik iletişim.Düşük frekanslı EMR’nin özel kullanımları vardır ve aynı zamanda tüm dünyada sürekli olarak elektrik şebekesi tarafından üretilir, ancak ana kablosuz iletişimin bir parçası değildir.

Frekanslar: Neden ve Nasıl?

Çeşitli frekans kategorilerini tartışmadan önce, iki temel sorunu gözden geçirelim.Neden bu kadar çok farklı frekans kullanıyoruz? Bir tasarımcı belirli bir uygulama için hangi frekansın uygun olduğuna nasıl karar verir?

Parazit

Aynı frekansta çalışan iki veya daha fazla verici parazit yaratır, yani alıcı cihazın ilgili RF sinyalini alakasız RF sinyallerinden ayırmasını zorlaştırırlar.Farklı frekanslar kullanıldığında bu problem büyük ölçüde ortadan kalkar.Bir frekanstaki EMR, farklı bir frekansta EMR’yi “bozmaz” ve alakasız sinyaller filtreleme yoluyla kolayca yok sayılır.

Elbette, iki sinyal, hertz’in bir bölümü ile ayrıldığından, parazit yok olmaz — daha fazla frekans ayrımı daha az parazite yol açar.Bununla birlikte, farklı RF iletişim türleri için farklı frekansların kullanılması inanılmaz derecede etkilidir.Her gün, dünyanın her yerinde, çok sayıda kablosuz sistem, önemli bir işlevsellik kaybı olmadan aynı anda çalışır.

Frekans Seçimi

EMR’nin özellikleri frekansa göre değişir.Örneğin, aşırı düşük frekanslı dalgalar etkili bir şekilde suya nüfuz edebilir ve böylece bir denizaltıyla iletişim kurmanız gerektiğinde yardımcı olabilir.Başka bir örnek olarak, belirli frekanslar bir radyo sinyalinin çok uzun mesafeler kat etmesini sağlar, çünkü bu frekanslar atmosferik kırılma ile karşılaşır.Mesele, belirli bir RF sisteminin başlıca hedefleri, operasyonel frekans aralığını seçme sürecini büyük ölçüde etkilemektedir.

Önceki paragrafta, frekansın yayılma özelliklerini etkilediği belirtilen örneklerden bahsettik ki yine de, çoğu zaman, daha önemli bir nokta, (analog sistemlerde) bant genişliği veya veri hızında (dijital sistemlerde) kullanımdadır.

Frekans bileşenlerine sahip bir ses sinyalini 10 kHz kadar yüksek bir kablosuz olarak iletmek isterseniz, 5 kHz’lik bir verici (yani, taşıyıcı) frekansını kullanamazsınız.Frekans, bir sinyalin bilgiyi iletebileceği hıza karşılık gelir, böylece 10 kHz ses bilgisini 5 kHz’lik bir taşıyıcıya “sığdıramazsınız”.Ayrıca, pratik hususlar, taşıyıcı frekansın, bilgiden (yani, temel bant) sıklığından önemli ölçüde daha yüksek olmasını gerektirir.Böylece, daha geniş bant genişliği ve daha yüksek veri oranı sistemleri, elektromanyetik spektrumun daha yüksek frekanslı kısımlarını meşgul etmelidir.

İlgi Frekansları

Radyo spektrumu – yani elektromanyetik spektrumun radyo-iletişim kısmı – VLF (çok düşük frekanslı) banttan EHF’ye (son derece yüksek frekanslı) bant, yani yaklaşık 3 kHz ila 300 GHz arasında uzanır. VHF’yi EHF’den ayıran diğer gruplar

LF (düşük frekans),

MF (orta frekans),

HF (yüksek frekans),

VHF (çok yüksek frekans),

UHF (ultra yüksek frekans) ve

SHF (süper yüksek frekans)

Bu bölümler oldukça rastgeledir ve kesin frekans aralığını bilmeye gerek yoktur. Spektrumun farklı bölümlerinde bulunan bazı kablosuz iletişim kategorileri örneklerini vermek daha iyi olacaktır, çünkü bu, belirli frekans sistemleri için belirli sistem türlerine daha uygun olan sezgisel bir farkındalık elde etmemize yardımcı olacaktır.

AM radyo iletişimi MF bandını kullanır; daha özel olarak, taşıyıcı frekansları 540 ila 1600 kHz arasında değişir.Tecrübemizden AM radyosunun iyi bir menzile sahip olduğunu ve binalardan gelen fiziksel parazitlere dayanıklı olduğunu biliyoruz, ancak AM’nin mükemmel ses kalitesi için bir itibarı yoktur.

FM radyo iletişimi, 88.1’den 108.1 MHz’e kadar taşıyıcı frekansları olan VHF bandını kullanır. Taşıyıcıdan izin verilen sapma, FM’de AM’den önemli ölçüde daha yüksektir; bu, FM sinyallerinin, birim zaman başına, AM sinyallerinden daha fazla bilgi aktarılabileceği anlamına gelir.Bu bağlamda “AM” ve “FM” ün genel olarak genlik ve frekans modülasyonuna değil, standartlaştırılmış radyo iletim kategorilerine atıfta bulunduğunu unutmayın.

Bluetooth ve 802.11 protokollerinden bazıları gibi dijital iletişim sistemleri, düşük gigahertz aralığında, daha spesifik olarak, 2,4 GHz’ye yakın frekanslarda çalışır.Bunlar genellikle kısa menzilli sistemlerdir, ancak güvenilir iletişim sunarlar ve yüksek taşıyıcı frekansı yüksek veri hızları sağlar.Bu protokoller çok küçük, ancak nispeten uzun pil ömrü sağlayan cihazlar tarafından kullanılabilir.

Uzun menzillerin önemli olduğu bir uygulamayı temsil eden uydular çok yüksek frekanslarda çalışmaya eğilimlidir.Bu aralığın alt ucunda (1-2 GHz), GPS uyduları tarafından kullanılan L bandı bulunur. C bandı (4–8 GHz), örneğin uydu TV ağları tarafından kullanılır. 18 GHz’lik etkileyici frekansa kadar uzanan Ku bandı, çeşitli uydu uygulamaları için kullanılmaktadır ve Uluslararası Uzay İstasyonu’ndaki vb. iletişim ekipmanlarının önemli bir parçasıdır.

elektromanyetik spektrum nedir

EMR’den Işık’a

Yukarıda belirtilen uydu frekansları çoğunlukla radyo spektrumunun SHF bölümünde kalmaktadır. EHF bandı radyo dalgaları ve optik dalgalar arasında geçiş olarak hizmet eder; EHF sinyalleri, atmosferdeki gazlar ve nem tarafından daha ciddi şekilde engellenir ve bu da bize optik radyasyon ve onun opak objelere nüfuz edememesini hatırlatır.EHF bandının üzerindeki frekanslara sahip sinyaller radyo dalgaları olarak değil kızılötesi radyasyon olarak sınıflandırılırlar.

Özet : 

Elektromanyetik spektrum, evrendeki mevcut EMR frekans aralığına değinmektedir. Bu spektrum bölünür ve farklı frekans bantlarına bölünür.

RF iletişimi ile ilgili genel bölüm radyo spektrumu olarak adlandırılır ve radyo spektrumu sekiz gruba ayrılır.

Ayrı radyo sistemleri arasındaki enterferans, farklı taşıyıcı frekansları kullanılarak önlenebilir.

Bant genişliği ve yayılma gereksinimleri taşıyıcı frekansı seçimini etkiler ve sırayla taşıyıcı frekans belirli bir sistemin özelliklerini etkiler.

Radyo spektrumu içindeki en yüksek frekans bandı, daha fazla radyo dalgası gibi davranan sinyallerden, daha çok optik dalgalar gibi davranan sinyallere geçişi temsil eder.

ELEKTROMANYETİK SPEKTRUM NEDİR SONUÇ : 

Bugün Elektromanyetik Spektrum Nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Teknik makaleler kısmında umuyorum faydalı bilgiler buluyorsunuzdur.

İyi Çalışmalar

Mosfetleri Anlamak -2

MOSFET PARAMETRELERİNİ ANLAMAK

Mosfet parametreleri nedir ? Mosfetler nasıl kullanılır ? Mosfetleri nasıl anlamalıyız ? Mosfetlerin öne çıkan özellikleri nedir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Mosfetleri Anlamak -2 adlı yazımızla karşınızdayız.

Teknik makaleler kısmı ile devam ediyoruz.

Başlayalım.

MOSFET PARAMETRELERİ 

Geçici koşullar ve anahtarlamalı mod ile ilgili MOSFET özelliklerini incelemeye çalışalım.

Düşük frekanslı MOSFET’lerle ilgili önceki makalede, MOSFET’in kararlı durumdaki çalışmasını yöneten eşik voltajı, on-state direnç ve maksimum drain akımı gibi parametrelere baktık. Bu özellikler tüm uygulamalarla ilgilidir ve düşük frekanslı bir sistem tasarlıyorsanız, uygun bir cihaz seçmek için ihtiyacınız olan bilgilerin çoğunu kapsamaktadır.

Ancak günümüzde, MOSFET’leri analog uygulamalarda bile nispeten yüksek frekanslı (ve genellikle darbe genişlik modülasyonlu) dijital sinyallerle kontrol edilen anahtarlar olarak kullanmak çok yaygın bir durumdur.Mükemmel bir örnek olarak, D Sınıfı amplifikatör gösterilebilir.

Giriş sinyalin analog olduğu ve çıkış sinyalinin analog olduğu gerçeğine rağmen, amplifikasyon tam olarak tamamen kapalı konuma getirilen transistörler kullanılarak elde edilir.Anahtarlamalı mod kontrol, lineer kontrole göre önemli ölçüde daha verimlidir ve bu, elde edilen devre daha karmaşık ve sonuçta ortaya çıkan sinyalin gürültü geçişinden olumsuz etkilense bile ilgi çekici bir seçenek olmasını sağlar.

Kalıcı Olmayan Maksimumlar

Önceki makalede maksimum olan sürekli drain akımını incelemiştik.Bu parametrenin kalıcı olmayan durumlar için ilgili özellikleri vardır.

Maksimum geçici drain akımı “pulsed drain akımı” veya “peak drain akımı” olarak adlandırılır.Burada birkaç değişken vardır (darbe genişliği, görev döngüsü, ortam sıcaklığı) ve bu nedenle bu özellik son derece kullanışlı değildir.Bununla birlikte, size cihazın kısa süreli akımının ne kadar sürdürebileceğine dair genel bir fikir verir ve bazı durumlarda bu durum sabit durum sınırından daha önemli olur (yüksek akım koşullarının olduğu uygulamaları düşünüyorum) ateşleme, ani dönüş veya düşük çalışma döngüsü PWM ile ilgilidir.

Geçici olaylar doğrultusunda meydana gelebilecek bir hasarı önlemek için bir başka parametre drain kaynağı çığ enerjisidir.İlgili birimler ve özellikler joule biriminde verilmiştir, ancak MOSFET’in drain kaynağı arıza gerilimini aşan voltajlarla ilgilidir.Bu konu biraz karmaşıktır ve bu kısa yazının kapsamı dışında incelenmesi gerekmektedir.

Kapasitanslar

Bir FET’in dinamik parametreleri arasında öne çıkan, giriş kapasitansı, çıkış kapasitansı ve ters(geri) transfer kapasitansıdır.Bunlar, gate-drain kapasitesi (Cgd), gate-source kapasitansı (Cgs) ve drain-source kapasitansı (Cds) olarak adlandırılan tipik (daha sezgisel olarak adlandırılmış) MOSFET kapasiteleri ile yakından ilgilidir.

Giriş kapasitansı (Cıss) bir giriş sinyali, yani Cgd artı Cgs tarafından görülen kapasitanstır.

Çıkış kapasitesi (Coss) bir çıkış sinyali tarafından görülen kapasitanstır.Ayrık FET’ler bağlamında çıkış terminali drain’dir..Yani Coss = Cgd + Cds.

Ters transfer kapasitesi (Crss), drain ve gate, yani Crss = Cgd arasındaki kapasitanstır.

Giriş kapasitansı (sürücü devresinin direnciyle bağlantılı olarak) anahtarlama özelliklerini etkiler çünkü daha fazla giriş kapasitesi daha fazla açma ve kapama gecikmesi anlamına gelir.FET’i iletime soktuğunuzda bu kapasiteyi şarj etmeniz gerekir ve cihazı kapatmak istediğinizde deşarj etmeniz gerekir.

Çıkış kapasitansı, güç dağıtımı ve bir anahtarlama devresinin rezonans frekansı düşünüldüğünde devreye girer.

Ters transfer kapasitansı, açılma ve kapanma süresini etkiler (giriş kapasitansının bir parçası olduğu için şaşırtıcı değildir), fakat bir geri besleme döngüsü oluşturduğuna dikkat etmelisiniz (çünkü drain çıkış olarak kabul edilir ve gate giriş olarak kabul edilir).Geri besleme yolundaki bir kondansatör, Miller etkisine tabidir ve sonuç olarak, CRSS’nin geçici yanıtı ne ölçüde etkilediği, nominal kapasitans değerine bağlı olarak bekleyeceğimizden daha büyüktür.

Gate Yükü

Cihazın anahtarlama özelliklerini değerlendirmek için MOSFET giriş kapasitansının en güvenilir yol olmadığı ortaya çıkıyor, çünkü kapasitans değerleri gerilim ve akım koşullarından etkileniyor. Resim üzerindeki çizim, üç kapasitans değerinin, drain kaynağı voltajındaki değişikliklere nasıl cevap verdiği konusunda bir fikir vermektedir.

Bu resim üzerindeki grafik ayrıca “cihaz büyüklüğü ve transkondüktans”dan, bir MOSFET’i diğerinin üzerine seçmenin temeli olarak kapasitans kullanımını zorlaştıran faktörler olarak belirtmektedir.Gate yükü özelliklerinin kullanılması daha iyi olmaktadır.

Örneğin:Gate şarjı, anahtarlama özelliklerini değerlendirmenin daha kolay bir yoludur.Şarj, akımın zamana bağlı olarak çarpımına eşittir, bu nedenle, gate’i süren cihazın çıkış akımını biliyorsanız ve FET’in gate şarj spesifikasyonunu biliyorsanız, cihazı açmak için gereken süreyi hesaplayabilirsiniz.

mosfetleri anlamak 2

Anahtarlama Zamanları

Tüm hesaplamalardan ve teorik bilgilerinden kaçınmak istiyorsanız, parça aramanızı sadece veri sayfasında verilen geçiş süreleri olan FET’lere kısıtlayabilirsiniz. “Açılma zamanı” (veya “kapanma zamanı”), “yükselme zamanı” (veya “düşme zamanı”) ve “gecikme süresi” etiketli özellikleri arayın.

Bu yaklaşım kesinlikle çok basittir, ancak çoğu durumda olduğu gibi en kolay çözüm en sağlam çözüm değildir.Bu “önceden hazırlanmış” anahtarlama özellikleri, beklenen koşullarla veya farklı bir veri sayfasında kullanılan koşullar ile tutarlı olmayan belirli koşullara (belki de en önemlisi kapı tahrik devresinin direncidir) dayanmaktadır.Yukarıda bahsi geçen NXP / Nexperia grafiği , bir üreticiden anahtar teslim süresi özelliklerini başka bir üreticininki ile karşılaştırırken “son derece dikkat” gerektiğini göstermektedir.

MOSFET PARAMETRELERİNİ ANLAMAK SONUÇ :

Bugün Mosfet Parametrelerini Anlamak adlı yazımızı sizlerle paylaştık.MOSFET’lerin dinamik davranışları özellikle kolay değildir, ancak bu içerikte farklı cihazların dinamik davranışını daha ayrıntılı bir şekilde değerlendirmenize yardımcı olacak yeterli bilgi sağlayabildiğimizi umuyorum.Birbirinden ayrı,farklı FET’lerin gerçek hayattaki geçici davranışlarıyla ilgili herhangi bir deneyiminiz varsa, bu konuda da yorumlarınızı beklemekteyim.

İyi Çalışmalar

Mosfetleri Anlamak -1

DÜŞÜK FREKANSLI MOSFETLERİ ANLAMAK 

Mosfet nedir ? Düşük frekanslı mosfet nedir ? Mosfet nasıl kullanılır ? Mosfetlerin özellikleri nedir ? Düşük frekanslı mosfetleri nasıl kullanabiliriz ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Düşük Frekanslı Mosfetleri Anlamak adlı yazımızla karşınızdayız.

Bu yazıda , düşük frekanslı MOSFET’ler ile ilgili çeşitli özellik ve karakteristik yapılarını incelemeye çalışacağız.

Başlayalım.

DÜŞÜK FREKANSLI MOSFETLER

Motor kontrol devresi veya röle sürücüsü veya ters polarite koruma devresi veya op-amp için çıkış tamponu tasarladığınızı varsayalım.Bir MOSFET kullanmak istediğinizi biliyorsunuz ve elbette web üzerinde çok sayıda mosfet ile karşılaşabilirsiniz.Sorun şu ki, çok sayıda MOSFET bulacaksınız ve daha büyük bir aralıkta arama  yapıyorsanız, binlerce parça ve numaralarını görürsünüz.Uygulamanız için en uygun cihazı bulmaya nasıl başlayabilirsiniz?

İlk adım, muhtemelen en uygun kısmı bulamayacağınızı fark etmektir.Bu uzun bir zaman alacaktır ve çabanıza değmeyecektir.Amaç yeterli işlevsellik ve performans elde etmektir ve bu da işinize yarayacak bir MOSFET ile elde edilebilir.Başka bir deyişle, kabul edilebilir özellikleri ve kabul edilebilir bir fiyatı olan bir parçayı gördüğünüzde, bunu listenize ekleyin ve bir sonraki tasarım kısmına geçin.

Fakat belirli bir uygulama için yeterli bir MOSFET bulma konusunda nasıl bir davranış sergileriz ?.Pektabi , sisteminizin gereksinimlerini ve MOSFET işlemini karakterize eden çeşitli parametreleri anlamanız gerekir ve ardından tüm bu bilgileri, olası parçaların listesini (ayrıca fiyat ve form faktörünü de dikkate alarak) daraltma sürecine dahil etmeniz gerekir.Biz burada farklı MOSFET’lerin önemli elektriksel parametrelerini açıklayarak bu süreçte kafamızdaki sorunların çözümü adına incelemeye ve yardımcı olmaya çalışacağız.

On-State  Direnci

Daha fazla direnç, daha fazla güç kaybı anlamına gelir, dolayısıyla genellikle daha düşük bir direnç düzeyine sahip cihazları ararız. Bununla birlikte, minyatürleştirme yapmak sizin için önemli bir tasarım hedefi ise, daha düşük bir durum direnci daha büyük bir FET’e karşılık gelir.

Eşik Voltajı

Bir MOSFET, VGS’ye kadar kayda değer bir akım yürütmez; yani, kaynağa uygulanan voltaja göre kapıya uygulanan voltaj, eşik voltajı olarak adlandırılan belirli bir değerin üzerindedir.FET’inizin eşik voltajının, sürücü devrenizin çıkış voltajından daha düşük olduğundan emin olmanız gerekir.

Fiziksel olarak yaygın olarak kabul edilen durumlarda genel olarak olduğu gibi, MOSFET iletimi “açık/kapalı” bir şey değildir.FET, kapı eşik voltajını birkaç milivolt ile aşar aşmaz, maksimum performans elde edemez.

Nispeten düşük sürücü gerilimleri ile sınırlıysanız, performans grafiklerini inceleyebilir ve hangi parçaların düşük VGS’ye daha toleranslı olduğunu tespit etmeye çalışabilirsiniz.

Maksimumlar

Uygun eşik özellikleri ve düşük dirençli bir MOSFET seçerek performansı optimize etmeye çalışmak iyi bir şeydir, ancak cihazı yok etmemeyi veya ciddi şekilde zayıflatmamanızı sağlamak da önemlidir.

Maksimum Drain-Source Voltajı ve Gate-Source Voltajı

Bunlar, drenaj ve kaynak pimleri boyunca, kapı ve kaynak pimleri boyunca güvenli bir şekilde uygulanabilecek en yüksek gerilimlerdir.Drain-Source kaynağı voltajı için kapalı duruma atıfta bulunuyoruz (açık durumdayken drenaj kaynağı voltajı düşük olacak çünkü kanal direnci düşüktür).Maksimum gate-source kaynağı özellikleri pozitif ve negatif voltajlarla verilir, böylece cihaz açık durumda veya kapalı durumda olabilir.

Bunların maksimum drain voltajı ve maksimum gate voltajı olmadıklarını unutmayın.Kaynağın topraklanması gerekmez, dolayısıyla drain kaynağı gerilimi her zaman drain voltajı ile aynı değildir ve gate kaynağı voltajı kapı voltajı olarak her zaman aynı değildir.

mosfetleri anlamak

Maksimum Drain Akımı

Düşük frekanslı parametreler bağlamında, bu, cihazın sürdürebileceği maksimum sürekli akımı ifade eder.(Maksimum geçici akım önemli ölçüde daha yüksektir).Bu özellik düşünebileceğiniz kadar basit değildir, çünkü doğrudan doğruya akım akışına (yani cihazın fiziksel olarak tolere edebileceği akım miktarına) veya miktarına dayanabilir.Örnek olarak , kabul edilemeyecek derecede yüksek bağlantı sıcaklıklarına yol açacak kadar güç kaybı yaratabilecek akım bir akım olduğunu düşünelim.İkinci durumda, gerçek maksimum drain akımı termal koşullara bağlıdır.

Maksimum Toplam Güç Tüketimi

Bu özellik özellikle yararlı değildir, çünkü güç dağıtımı doğrudan bir cihaza zarar vermez.Asıl sorun sıcaklıktır ve güç dağılımı ve sıcaklık arasındaki ilişki oldukça değişkendir ve doğru bir şekilde tahmin edilmesi kolay değildir.Isıyı cihazdan uzaklaştırmaya yardımcı olan herhangi bir şey – termal kanallar, bakırlar, soğutucu maddeler, fanlar – cihaz aşırı ısınmadan daha fazla güç harcamasını mümkün kılabilir.

Sıcaklık Etkileri

Sıcaklıktaki değişiklikler hemen hemen her şeyde değişikliklere yol açar.Resim üzerinde de görebileceğiniz çizimler size, sıcaklığın MOSFET elektriksel parametrelerini nasıl etkileyebileceğine dair bazı örnekler verir.

DÜŞÜK FREKANSLI MOSFETLERİ ANLAMAK SONUÇ:

Bugün Düşük Frekanslı Mosfetleri Anlamak adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Bu makalede, cihaz seçiminde etkili bir rol oynayan düşük frekanslı MOSFET özellikleri gözden geçirilmiştir.Daha sonraki yazılarda ise  günümüzde özellikle önemli olan dinamik parametrelere bakacağız, çünkü FET’leri lineer kontrolörler yerine switch-mode kontrolörleri (örn., Regülatörler, LED dimmerler, ses amplifikatörleri gibi) kullanmaktayız.Diğer bir yazıda görüşmek üzere.

İyi Çalışmalar

RF Devreleri Aktif – Pasif Bileşenleri Nedir ?

RF DEVRELERİ AKTİF-PASİF BİLEŞENLER NEDİR ? 

RF Devreleri aktif elemanları nedir ? RF Devreleri pasif elemanları nedir ? Aktif – pasif elemanlar nasıl kullanılır ? RF devrelerinde bileşen seçimi nasıl yapılmalıdır ? Bugün RF Devreleri Aktif-Pasif Bileşenler nedir adlı yazımız ile karşınızdayız.

Başlayalım.

RF AKTİF-PASİF BİLEŞENLER

RF Devrelerinde Pasif Bileşenler

RF sistemleri, diğer tipteki elektrik devrelerinden temel olarak farklı değildir.Aynı fizik yasaları geçerlidir ve sonuç olarak RF tasarımlarında kullanılan temel bileşenler dijital devrelerde ve düşük frekanslı analog devrelerde de bulunur.

Bununla birlikte, RF tasarımı, benzersiz bir dizi zorluklar ve hedefleri içerir ve sonuç olarak, RF’nin kapsamında çalışırken, özel dikkat gerektiren bileşenlerin özellikleri ve kullanımları bulunmaktadır. Ayrıca, bazı entegre devreler, RF sistemlerine oldukça özel bir işlevsellik gösterirler – düşük frekanslı devrelerde kullanılmazlar ve RF tasarım teknikleri konusunda çok az deneyimi olan kişiler tarafından iyi anlaşılmamış olabilirler.

Bileşenleri genellikle aktif veya pasif olarak kategorize ederiz ve bu yaklaşım RF alanında eşit olarak geçerlidir.

Kondansatörler

İdeal bir kondansatör, bir 1 Hz sinyal ve 1 GHz sinyali için tam olarak aynı işlevselliği sağlar.Ancak bileşenler asla ideal değildir ve yüksek frekanslarda kondansatörün non-idealiteleri oldukça önemli olabilir.

“C”, birçok parazit eleman arasında gömülü olan ideal kapasitöre karşılık gelir.Plakalar (RD), seri direnç (RS), seri endüktans (LS) ve PCB pedleri ile zemin düzlemi arasındaki paralel kapasitans (CP) arasında sonsuz direnç vardır.

Yüksek frekanslı sinyaller ile çalışırken en önemli non-idealite indüktanstır.Bir kondansatörün empedansının frekans arttıkça sonsuz bir şekilde azalmasını bekleriz, fakat parazit olarak indüktansın varlığı empedansın kendiliğinden rezonans frekansında azalmasına neden olur ve daha sonra artmaya başlar

İndiktörler

İdeal bir indüktör, frekans arttıkça sürekli olarak artan empedans sağlar, ancak paralel kapasitör sonucunda cevabı domine eder ve sonuç, frekans arttıkça azalan empedans olur.Bu yüzden, hem kapasitörler hem de indüktörlerin, RF devreleri, özellikle de 1 GHz’nin üzerindeki frekanslara sahip RF devreleri için kullanıldıklarında dikkatle seçilmesi gerektiğini görüyoruz.

Dirençler

Dirençler bile yüksek frekanslarda sorunlu olabilir, çünkü bunlar seri endüktansa, paralel kapasitansa ve PCB pedleri ile ilişkili tipik kapasitansa sahiptir.

Ve bu önemli bir noktaya işaret ediyor ki yüksek frekanslarla çalışırken parazit devre elemanları her yerdedir.Dirençli bir eleman ne kadar basit veya ideal olursa olsun, yine de bir PCB’ye entegre edilmeli ve lehimlenmelidir.Aynı şey diğer herhangi bir bileşen için de geçerlidir.Eğer entegre edilmişse ve tahtaya lehimlenirse, parazit unsurlar mevcuttur.

Kristaller

RF’nin özü, yüksek frekanslı sinyalleri manipüle eder, böylece bilgi aktarırlar, fakat manipüle etmeden önce, üretmemiz gerekir.Diğer devrelerdeki gibi, kristaller kararlı bir frekans referansı oluşturmak için temel bir araçtır.

Bununla birlikte, dijital ve karışık sinyal tasarımında, kristal bazlı devrelerin aslında bir kristalin sağlayabileceği kesinlik gerektirmediğ için, sonuç olarak kristal seçiminde dikkatsiz hale gelinmesi muhtemeldir.Buna karşılık bir RF devresi, sıkı frekans gereksinimlerine sahip olabilir ve bu sadece başlangıç ​​frekansı hassaslığını değil, aynı zamanda frekans kararlılığını da gerektirir.

Sıradan bir kristalin salınım frekansı, sıcaklık değişimlerine duyarlıdır.Ortaya çıkan frekans kararsızlığı, RF sistemleri için, özellikle ortam sıcaklığında büyük değişikliklere maruz kalacak olan sistemler için problem yaratır.Dolayısıyla, bir sistem bir TCXO, yani bir sıcaklık-dengeli kristal osilatör gerektirebilir. Bu cihazlar, kristalin frekans varyasyonlarını dengeleyen devre içerir:

Baluns

RF sistemlerinde yaygın olan ancak başka yerlerde nadir görülen bir bileşen balundur.Bu isim, “dengelenmiş dengesiz” kelimesinden gelmektedir ki bu ifadeler, balunların diferansiyel (yani, dengeli) sinyalleri tek uçlu (yani, dengesiz) sinyallere dönüştürmek için kullanıldığını veya tek uçlu diferansiyele dönüştüğünü hatırlamamıza yardımcı olur.

Balunlar devre sembolünden görebileceğiniz gibi genel transformatör kategorisine girerler.

Düşük frekanslı devrelerde, genellikle tek uçlu ve diferansiyel arasında dönüştürmek için amplifikatörler kullanırız, oysa RF balunlarda yaygındır.Neden farklı? Buradaki açıklama, birçok RF tasarım kararını etkileyen bir gerçektir.Basit pasif bileşenler, çok yüksek frekanslarla uğraşırken genellikle IC bazlı eşdeğerlerden daha pratiktir.

Antenler

Bir anten, bir RF elektrik sinyalini elektromanyetik radyasyona (EMR) dönüştürmek için kullanılan pasif bir bileşendir veya tersidir Diğer bileşenler ve iletkenler ile EMR’nin etkilerini en aza indirmeye çalışırız ve antenler ile uygulamanın ihtiyaçlarına göre EMR’nin üretimini veya alımını optimize etmeye çalışırız.

Anten bilimi hiçbir şekilde basit değildir.Belirli bir uygulama için optimal olan bir anteni seçme veya tasarlama sürecini çeşitli faktörler etkiler.

Daha yüksek frekanslara çeşitli tasarım zorlukları eşlik etmekle birlikte, sistemin anten kısmı frekans arttıkça daha az sorunlu hale gelebilir, çünkü daha yüksek frekanslar daha kısa antenlerin kullanılmasına izin verir.Günümüzde, PCB’ye tipik bir şekilde monte edilen bileşenler gibi PCB’ye lehimlenen bir “çip anteni” veya PCB düzenine özel olarak tasarlanmış bir izin dahil edilmesiyle oluşturulan bir PCB anteni kullanmak yaygındır.

Yüzey Montajlı vs Boşluk Üzerinden

Daha önce, eşdeğer devrelerin yüzey montaj bileşenlerini nasıl kullandığımızı anladım.Delikli bileşenler hiçbir şekilde RF için uygun değildir, ancak yüksek frekanslı sinyallerle çalışırken yüzey montajlı ambalajın kendinden üstün olduğunu anlamak önemlidir.

Yüzey montaj teknolojisi çeşitli avantajlar getiriyor, ancak bu durumda özellikle endüktanstan bahsediyoruz ki yüksek frekanslı devrelerde parazit içeren indüktansı en aza indirmek istiyoruz.Daha uzun kablolar daha fazla endüktansa sahiptir ve sonuç olarak yüzeye monte paketleme tercih edilir.

rf devre aktif pasif elemanlar

RF Devrelerinde Aktif Bileşenler

Pasif bileşenlerde olduğu gibi, RF devrelerinde kullanılan aktif bileşenler, tipik olarak düşük frekanslı analog sistemlerde bulunan aktif bileşenlerle birçok özelliği paylaşır. Bununla birlikte, RF tasarımına oldukça spesifik olan belirli bileşenler vardır. Ayrıca, RF bileşenlerinin çok yüksek frekanslarda yeterli performansı muhafaza etmesini sağlamak için sıklıkla farklı yarı iletken teknolojiler kullanılır.

Amplifikatörler

Genellikle bir operasyonel amplifikatör etrafında inşa edilen amplifikatör devreleri, hem düşük frekanslı hem de yüksek frekanslı analog tasarımda oldukça yaygındır.RF sistemlerinde iki temel amplifikatör tipi vardır; güç amplifikatörleri ve düşük gürültülü yükselteçler.Birincisi, iletimden önce bir RF sinyalinin güç seviyesini arttırmak için kullanılır ve ikincisi, anten tarafından alınan (genellikle çok küçük) sinyalleri yükseltmek için kullanılır.

Güç Amplifikatörleri

Güç amplifikatörü veya PA, antene gönderilmeden önce sinyalin güç seviyesini arttırmak için kullanılır. Ses devrelerinde benzer bir durum bulunur.Ses sinyalinin genlik’i voltaj açısından mükemmel olabilir, ancak hoparlör bobine büyük miktarda akım sağlamak için bir güç amplifikatörü gereklidir.Seste, daha fazla akım daha fazla güce karşılık gelir ve bu da daha fazla hacme karşılık gelir.RF’de, daha yüksek güç daha uzun menzil anlamına gelir.

Düşük Gürültülü Amplifikatörler

Düşük gürültü amplifikasyonu gerektiren pek çok RF olmayan uygulama vardır, ancak “düşük gürültülü amplifikatör” ifadesi sadece RF bağlamında yaygındır.Aslında, genellikle terimin kısaltılmış halini, yani LNA’yı duyarız.

Bir anten tarafından verilen alınan sinyal çok düşük bir büyüklükte olabilir ve ayrıca, gürültüye gömülür.Bu sinyalin daha fazla işlem için güçlendirilmesi gerekir, fakat aynı zamanda sinyal-gürültü oranının daha da bozunmasını en aza indirmek de önemlidir.Bu nedenle, düşük gürültülü bir amplifikatör, asgari gürültüye katkıda bulunurken yüksek voltaj kazancı sağlayacak şekilde tasarlanmıştır.

Bir LNA’nın gürültü performansı, amplifikatör tarafından yaratılan SNR bozunma miktarına (dB) karşılık gelen “gürültü figürü” (NF) ile ölçülür. Böylece, ideal bir amplifikatör NF = 0 dB’ye sahip olacaktır ve gürültü performansı azaldıkça NF artacaktır.

Karıştırıcılar(Mixers)

Bir başka temel RF bileşeni, karıştırıcıdır. Bu isim yanıltıcı olabilir; bir RF mikseri, bir ses mikseri gibi sinyalleri birleştirmez.Bunun yerine bir RF mikseri iki giriş frekansı alır ve çarpma yoluyla üçüncü bir çıkış frekansı üretir.Başka bir deyişle, bir mikser frekans çevirisini gerçekleştirir.

Karıştırıcılar, sinyalin ayrıntılarını koruyacak şekilde sinyallerin daha yüksek veya daha düşük frekanslara kaydırılmasına izin verir. Örneğin, bilgi taşıyan (yani, modüle edilmiş) bir baz bant sinyali, kablosuz iletim için uygun olan daha yüksek bir frekansa kaydırılabilir ve iletilen sinyal, temel bant sinyalinde mevcut olan önemli modülasyon detaylarını koruyacaktır.

Faz Kilitlemeli Döngüler

Periyodik bir sinyalin gerçek nesli, pasif bileşenlerin alanı ile daha yakından ilişkilidir, ancak bu periyodik sinyalleri manipüle etmek için aktif bileşenler kullanılır.Bir faz kilitli döngü (PLL) aslında bir alt bileşen sistemidir ve en azından bir faz detektörü, bir alçak geçiren filtre, bir voltaj kontrollü osilatör (VCO) ve bir frekans bölücüdür ki bir giriş frekansından üretilen çok çeşitli çıkış frekanslarına izin verir

Bir PLL’yi yüksek hassasiyetli bir sıcaklık-kompanse osilatör ile birleştirmek, son derece doğrudur fakat sabit referans frekansını, son derece hassas olan ancak değişken çıkış frekansları üretebilen bir sisteme dönüştürür.Bir PLL ile birleştirilmiş bir osilatör, bir sentezleyici, yani, bir dizi frekans üretebilen bir bileşen olarak adlandırılır.

RF tasarımında osilatör frekansını ayarlama yeteneği çok önemlidir.Paraziti önlemek için belirli bir sistemin farklı kanallarda çalışması gerekebilir ve bu nedenle salınım devresinin frekansa göre ayarlanması gerekir.Ayrıca, bitişik kanallar arasındaki frekans aralığı nispeten küçük olabilir ve bu nedenle ayarlamalar kesin olmalıdır.

Veri Dönüştürücüler

RF mühendislik gelişimi bağlamında standart bileşenler olmasa da, birçok RF sisteminde analogdan dijitale dönüştürücülerin (ADC’ler) ve dijital-analog dönüştürücülerin (DAC’lerin) gittikçe daha önemli olduğunu kabul etmek önemlidir.ADC’ler ve DAC’ler, RF sistemlerinin dijital sinyal işleme teknikleriyle sunulan özel yeteneklerden ve yazılım tabanlı çözümlerle ilişkili genel esneklik ve rahatlıktan faydalanmasını sağlar.

“Yazılım tanımlı telsiz” (SDR) terimi, RF sinyal zincirinin önemli bölümlerini uygulamak için yazılıma dayanan kablosuz iletişim sistemlerini ifade eder.Veri dönüştürücüler, bu tür sistemlerde kritik bileşenlerdir – örneğin, bir DAC doğrudan bir temel bant dalga formu oluşturmak için kullanılabilir veya bir ADC, bir alınan bir ana bant dalga şeklini (daha sonra bir dijital sinyal işlemcisinde daha sonra analiz yapılması) sayısallaştırmak için kullanılabilir.

SDR’ler ek tasarım karmaşıklığı getirebilir, ancak belirli uygulamalarda özellikle değerli avantajlar sunarlar.

RF Yarıiletkenler

Yarı iletken üretiminde silikon , hâlâ baskın bir malzemedir.Bununla birlikte, diğer materyaller RF sistemlerinde bulunan yüksek sinyal frekansları ile daha uyumludur.RF yarıiletkenlerde kullanılan üç alternatif malzeme galyum nitrür (GaN), galyum arsenit (GaAs) ve silikon germanyum (SiGe) ‘dir. Özelleştirilmiş yarı iletken teknolojileri, aşırı yüksek frekanslarda, yani 100 GHz’nin üzerinde yeterli performansı koruyan cihazların imal edilmesini mümkün kılar.

IC (Integrated Circuit)

Düşük frekanslı cihazlarda olduğu gibi, RF entegre devrelerde temel aktif bileşen transistördür.Ancak, şimdiye kadar çok sayıda transistörden oluşan cihazlara başvurmak için “bileşen” kelimesini kullandık. Bunun gerekçesini anlamak önemlidir çünkü yüksek performanslı, yüksek frekanslı RF bileşenlerinin tasarlanması son derece zorlayıcıdır.Pratik RF mühendisliği, bu bileşenleri fonksiyonel devrelere birleştirmeye ve daha sonra ortaya çıkan çeşitli karmaşık sorunlarla uğraşmaya odaklanmıştır.

RF DEVRELERİ AKTİF-PASİF BİLEŞENLER NEDİR SONUÇ : 

Bugün RF Devreleri aktif-pasif bileşenler nedir adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Aşağıda da görüleceği üzere aktif ve pasif bileşenler olarak farklı sonuçların açığa çıktığı ortadadır.Bu sebeple de daha dikkatli olmak büyük önem arz etmektedir.

Aktif Komponentler Sonuç :

RF sistemleri için tasarlanan aktif bileşenler, özel işlevsellik sunabilir veya standart işlevler sunabilir, ancak yüksek frekanslarda performansı korumak için daha fazla yetenekli olabilirler.

Bir RF amplifikatörü genellikle bir güç amplifikatörü (PA) veya bir düşük gürültülü amplifikatör (LNA) olarak kategorize edilir. İlk iletim için hazırlıkta güç kazancı sağlar ve ikincisi yüksek voltaj kazancı ve düşük gürültü seviyesi sağlar.

RF mikserleri, iki giriş sinyalini çarparak frekans çevirisini gerçekleştirir.

Bir faz kilitli döngü (PLL) bir frekans sentezleyici üretmek için bir osilatör ile birleştirilebilir.

ADC’ler ve DAC’ler, bazı RF cihazlarında önemli bileşenlerdir. Modern kablosuz sistemlerde giderek daha yaygındırlar ve yazılım tanımlı radyolarda çok önemlidirler.

SiGe, GaAs ve GaN, yüksek performanslı RF uygulamalarında silikondan üstün uzman yarı iletken malzemelerdir.

Pasit Komponentler Sonuç :

Bazı bileşenler sadece RF uygulamalarında yaygındır ve diğerleri ise, yüksek frekanslı davranışları nedeniyle daha dikkatli seçilmeli ve uygulanmalıdır.

Pasif bileşenler, parazit indüktans ve kapasitansın bir sonucu olarak, istenmeyen frekans cevabı verirler.

RF uygulamaları, dijital devrelerde yaygın olarak kullanılan kristallerden daha doğru ve/veya kararlı kristaller gerektirebilir.

Balunlar, tek uçlu ve diferansiyel sinyalizasyon arasında yüksek frekans dönüşümüne izin verir.

Antenler, bir RF sisteminin özelliklerine ve gereksinimlerine göre seçilmesi gereken kritik bileşenlerdir.

 

İyi Çalışmalar

 

 

PCB Tasarım Kılavuzu

PCB TASARIM KILAVUZU -1

PCB tasarım kılavuzu nedir ? PCB nasıl tasarlanır ? PCB tasarlama programları nedir ? PCB tasarlamada dikkat edilmesi gereken konular nedir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız PCB Tasarım Kılavuzu adlı yazımızı sizlerle paylaşıyoruz.

Başlayalım.

PCB TASARIM

Şematik oluşturma ve PCB yerleşiminin elektrik elektronik mühendisliğinin temel yönleri olduğuna şüphe yoktur ve teknik makaleler, uygulama notları ve ders kitapları gibi kaynakların tasarım sürecinin bu kısımlarına odaklanma eğiliminde olduğu bilinmektedir.Ancak, bitmiş tasarım dosyalarınızı monte edilmiş bir devre kartına nasıl dönüştürebileceğinizi bilmiyorsanız, şematik ve düzenlerin çok kullanışlı olmadığını unutmamalıyız.PCB’leri sipariş etme ve bir araya getirme konusunda biraz bilgi sahibi olsanız bile, düşük maliyetle yeterli sonuçları elde etmenize yardımcı olabilecek bazı seçeneklerin farkında olmayabilirsiniz.

Bu makale, küçük miktarlarda yüksek kaliteli PCB’lerin üretimi ve montajı ile ilgilenen (veya bir gün ilgilenen) herkes için tasarlanmıştır.“İmalat” ile “üretmek için bir şirkete ödeme yapmak” denilebilir ki -PCB’lerin DIY üretimi hakkında bilgi vermeyeceğiz ve bu yaklaşım çokta tavsiye edilmemektedir. Profesyonel PCB imalatları bu günlerde çok uygun, elverişli ve genel olarak sonuçlar  açısından çok daha üstün durumdadırlar.

Temel Şematik

Bir şematik, öncelikle istenen elektriksel davranışı üretecek şekilde bağlanmış bileşenlerden ve hatlardan oluşur. Hatlara iz veya bakır dökülecektir.

Bileşenler, bir ayak izi (AKA alan deseni), yani fiziksel kısmın terminal geometrisine uyan bir geçiş deliklerinin ve/veya yüzeye monte pedlerin bir toplamını içerir. Bir iz, toplu olarak atıfta bulunulan çizgiler, şekiller ve metinlere de sahip olabilir.Bunlar PCB üzerinde tamamen görsel öğeler olarak ortaya çıkmaktadırlar; iletken değildirler ve devrenin işlevselliğini etkilemezler.

Resimdeki görüntü, şematik bir bileşen ve ilgili PCB kapladığı alan için bir örnek sağlar (mavi çizgiler, her bir bileşen piminin bağlı olduğu ayak izi pedini gösterir).

Şemayı PCB Düzeneğine Dönüştürme

Tamamlanmış bir şema CAD yazılımı tarafından bileşen hat izleri ve gizli hatlardan oluşan bir PCB düzenine dönüştürülür.Bu oldukça net olmayan kelime, henüz fiziksel bağlantılara dönüştürülmemiş elektrik bağlantılarını ifade eder.

Tasarımcı bileşenleri düzenler ve daha sonra izleri, bakır döküntüleri ve yol oluşturmak için bir kılavuz olarak kullanır.Bir geçiş, farklı bir PCB katmanına (veya çoklu katmanlara; örneğin, bir termal yoluyla iç zemin düzlemine bağlanabilir ve tahtanın tabanına bağlı bir bakır dökümü) elektrik bağlantısı taşıyan küçük bir deliktir.

Doğrulama: PCB Yerleşimlerindeki Sorunları Tanımlama

Üretim aşamasının başlangıcından önceki son adım, doğrulama olarak adlandırılır.Buradaki genel fikir, CAD aracının, panelin işlevselliğini olumsuz etkilemeden veya üretim sürecine müdahale etmeden önce yerleşim hatalarını bulmaya çalışmasıdır.

Üç tür doğrulama hakkında bilgi vermeye çalışalım ;

Bağlantı:Bu, bir ağın tüm bölümlerinin bir tür iletken yapıyla bağlı olmasını sağlar.

Şematik ve model arasındaki tutarlılık:Bu oldukça açıklayıcıdır.Farklı CAD araçlarının bu doğrulama formunu uygulamak için farklı yollara sahip olduğunu varsayıyorum.

DRC (tasarım kural kontrolü):Bu, özellikle PCB imalatının konusuyla ilgilidir çünkü tasarım kuralları, başarılı bir şekilde üretilebilmesini sağlamak için kendi düzeninize empoze ettiğiniz sınırlamalardır. Ortak tasarım kuralları arasında minimum iz aralığı, minimum iz genişliği ve minimum matkap çapı bulunur. Özellikle bir aceleniz varsa, bir tahtaya yerleştirirken tasarım kurallarını ihlal etmek çok kolaydır, böylece her şeyden CAD aracının DRC işlevselliğinden yararlanın.Yine resim üzerindeki görüntü C-BISCUIT robot kontrol kartı için kullanılan tasarım kurallarını aktarmaktadır.

pcb tasarım kılavuzu

Baskılı Devre Kartları Sipariş ve Montaj Kılavuzu

Bu yazımızda bu serinin bir kısmı konu edilmektedir.Bu alana diğer yazılarımızda yer vereceğim.

Doğru CAD Yazılım Programını Seçme: Nereden Başlanır?

Kılavuzumuzun bu bölümünü bitirmeden önce, Şematik/PCB CAD yazılımını kısaca tartışmak istiyorum.Çeşitli ücretsiz ve düşük maliyetli seçenekler arasında biraz kalmış hissediyorsanız, aşağıdaki paketlerden biriyle başlamanızı öneririz:

DipTrace :

DipTrace ilk sıradadır, kişisel olarak favoridir.Fiyatları makul olup, ihtiyaç duyulan herşeyi yapıyor ve kullanıcı arayüzünün sezgisel ve görsel olarak hoş olmasını sağlıyor.

Eagle :

EAGLE ile çok sınırlı bir deneyime sahibim, fakat uzun zamandır var ve oldukça popüler görünüyor. “Standart” lisans yıllık 100 $ ‘dır; Bu, CAD yazılımı için yapılacak ödeme bütçenize göre değişkenlik gösterecektir.Ancak bahsedildiği üzere son dönemlerin en popüler CAD yazılımlarından birtanesidir.

KiCad

Bu program ücretsiz ve açık kaynaklıdır.Burada birtakım sınırlamalar olabileceği gibi işinizi görme anlamında fayda sağlayabilir.Bununla birlikte, son zamanlarda bir meslektaşımdan KiCad’in profesyonel tasarımcılar için bile mükemmel bir araç haline geldiğini duydum.Özellikle sıkı bir bütçeye sahipseniz kesinlikle bir göz atmaya değer.

DesignSpark

Tamamen ücretsizdir ve gerçekten çok başarılı bir program olarak öne çıkmaktadır.Tavsiye edilmektedir.

PCB TASARIM KILAVUZU -1 SONUÇ :

Bugün PCB Tasarım Kılavuzu -1 adlı yazımızı sizlerle paylaştık.PCB tasarıma giriş yazısı niteliğinde olan bu yazı ile bir seri başlatmış olduk.Umuyorum faydalı bir yazı olmuştur.

İyi Çalışmalar

Komut Yapılarını Anlamak | ISA – CISC – RISC – Makine Dili – Mikroişlemci

KOMUT YAPILARI NEDİR ?

Komut yapıları nedir ? CPU , İşlemci ve Mikroişlemci nedir ? Makine dili nedir ?  RISC ve CISC nedir ? ISA nedir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız Komut Yapılarını Anlamak adlı teknik makalemizle sizlerleyiz.

Bu makalede, işlemcilerin tasarım ve işlevselliği ile ilgili birtakım önemli detaylara beraber bakalım.

KOMUT YAPILARI

Günümüzde, gömülü işlemcilerle düzenli olarak en azından dolaylı olarak etkileşime girmeyen birkaç elektrik elektronik mühendisliği alanı bulunmaktadır ki hemen hemen her elektrik elektronik ya da elektrik mühendisinin karşılaştığı bir alandır.Hemen hemen her tasarım, küçük bir mikrodenetleyici kullanmaktadır ve çoğu durumda, güçlü bir mikrodenetleyiciye , dijital sinyal işlemcisine veya  bir bilgisayara ihtiyaç vardır.Bu işlemciler ile geçmişten günümüze elektronik tasarımların değiştiğini ve aslında tüm dünyayı bir dönüşüm içerisine soktuklarını kolaylıkla ifade edebiliriz.

Hiç şüphesiz bir mühendis, daha alt seviyelerinin detayları hakkında neredeyse hiçbir şey bilmezken gömülü bir işlemciyi başarıyla uygulayabilir , kullanabilir.Bununla birlikte, tasarımlarımızda kullandığımız entegre devrelerin içsel işlevselliği hakkında en azından bir anlayışa sahip olmak genellikle faydalıdır ve bu da mikroişlemciler için de geçerlidir.Ayrıca, işlemci tasarımının temel prensiplerine olan sağlam bir aşinalık, belirli bir sistem için hangi cihazların daha uygun olduğunu belirlemenize yardımcı olabilir.

CPU – İşlemci – Mikroişlemci

Terminoloji, tutarlı bir şekilde kullanıldığında yardımcı olur, bu sebeple ilgili terimleri tanımlayalım:

Bir CPU (merkezi işlem birimi) bir veri yolundan ve bir kontrol ünitesinden oluşur.Veriyolu, binary verilerin aritmetik işlemler, bit-kaydırması vb. ile ayarlandığı yerdir.

Kontrol ünitesi, veri akışının yönetilmesinden ve veriyolunun komutlar tarafından belirtilen işlemleri gerçekleştirmesine neden olan kontrol sinyalleri oluşturulmasından sorumludur.

Bir işlemci, CPU’nun daha verimli çalışmasına ve çevreleyen sistemle etkileşime girmesine yardımcı olan bir CPU ve ek bileşenlerden oluşur.Belkide basitçe şöyle ifade edebiliriz, bir CPU’yu bir işlemciye dönüştürmek için gerekli olanlar, en az bir miktar bellek ve CPU ile bellek arasındaki veri akışını yönetmek için gerekli sistemdir.Ancak, diğer IC’lerin belleğe veri yazmasına veya bellekten veri okumasına izin veren bir giriş/çıkış sistemine sahip olmadığınız sürece, bellek çok kullanışlı değildir.

Bir işlemci zorunlu olarak tek bir cihaz değildir ve bir işlemciyi bir mikroişlemciden ayıran şey budur. Bir işlemci (örneğin) şerit kablolarla bağlı olan ayrı CPU ve bellek modülleri oluşturulabilirken, bir mikro işlemci her zaman bir entegre devre olacaktır.

Mikrodenetleyici, mikroişlemciyi donanım tabanlı çevre birimleriyle (analogdan dijitale dönüştürücüler, zamanlayıcılar ve seri iletişim devresi gibi) birleştiren tümleşik bir aygıttır.

Komut yapıları - CISC RISC Mikrocontroller ISA

Makine Dili Nedir?

Peki bir işlemci hangi dili konuşuyor? İşlemciler bizim ‘software-yazılım’ dediğimiz ya da gömülü işlemciler için ‘firmware’ dediğimiz kod satırlarını anlamazlar ve assembly dilini kullanan mühendis grupları da olsa bu durum çoğu zaman geçerlidir.

İşlemciler makine dilini, yani örnek olarak program belleğinde saklanan ve kontrol birimi tarafından uygulanan ikili komutları konuşurlar.Bir makine dili komutları farklı alanlardan oluşmaktadır.

Gerekli alan opcode’dur (operasyon kodu için kısa).Bu bit dizisi, işlemciye hangi özel işlemin uygulanacağını söyler (örneğin, iki sayı eklemek, bir kayıt değerini arttırmak, belirli bir talimata atlamak).

Diğer olası alanlar arasında, verilerin saklanacağı bir kayıt numarası veya hafıza konumu, sayısal bir değer (örneğin matematiksel işlemler için) ve program belleğindeki bir adres yer alır.Sayısal değerler anlık veri olarak adlandırılır.Bu alanlar basitçe ikili(binary) sayılardır.Makine diline bakacak olursak, bu dil,birler ve sıfırların akıllara durgunluk veren bir koleksiyonudur.Makine dilinin bizim dilimizdeki  versiyonu, ikili opcodes yerine harflerin (ADD, MOV ve JMP gibi) sezgisel kombinasyonlarını içeren assembly dili olarak adlandırılır ve ikili sayılar yerine ondalık veya onaltılık sayıları kullanır.

Bu talimatların okunması ve yorumlanması, özellikle kolay veya zevkli değildir ancak biraz fazla zaman harcayarak assembly üzerine çalışırsanız, C gibi yüksek seviyeli dillerin popülerliğini anlamış olacaksınız.

İşlemci Aygıt mıdır , Tasarım mıdır ?

Yukarıda verilen tanım, bir işlemcinin, bellek, giriş/çıkış ve hesaplama görevlerini yerine getirmek için bir CPU kullanan özel, somut bir elektronik birim olduğunu ifade etmekteydi.Bu kesinlikle doğrudur, ancak aynı zamanda biraz sınırlı ve belki de eski bir perspektifi yansıtmaktadır ,çünkü bir işlemcinin fiziksel uygulamasının bu işlemcinin işlevselliğinin zorunlu bir parçası olmasının gerekmediği gerçeğini hesaba katmaz  ve geride kalmıştır çünkü bugünlerde bir “işlemci” bir akıştan ziyade bir FPGA’ya yüklenen bitlerden başka bir şey olamaz.

Bu noktada bir komut seti mimarisi (ISA) kavramını üzerinde de duralım istiyorum.Adından da anlaşılacağı gibi, bir ISA, bir grup makine dili talimatına ve bu yönerge grubunu uyumlu bir işlem mimarisi ile birleştiren çeşitli işlevsel detaylara atıfta bulunmaktadır.Ancak, bir adım daha ileri gidelim ve belli bir bakış açısıyla bir ISA’nın bir işlemci olduğunu anlamaya çalışalım.

Bununla kastettiğim şey şu şekildedir , paket boyutları, pin sayısı, transistör boyutu, bellek organizasyonu ve veri yolu uygulaması gibi şeyler bir işlemcinin temel özellikleri değildir.Hedef, işlemcinin performansını ve özelliklerini incelemekse, ISA’ya odaklanmamız gerekir.

Komut Setinin Önemi

Mikrodenetleyiciler için ürün yazılımı yazmaya alışkın olan kişiler, talimatları bir işlemcinin gerekli görevleri yerine getirmesinin sadece bir bileşeni olarak görmeye eğilimli olabilirler.Tamamen işlevsel bir gömülü cihaz oluşturmak için C ifadelerimiz ile birlikte çalışan saatler, ADC’ler, seri I/O, besleme voltajı monitörleri vb. Bununla birlikte, işlemcilerin kendileri bağlamında, komutları karakteristik özelliklerini tanımlamaktadır.

Montaj dili, işlemcinin bu dili uyguladığı işlemci, işlemcinin dahili işlevselliğinin açıklamasıdır.Bu nedenle, belirli bir işlemcinin montaj dili talimatlarının formatını, davranışını ve uygulamasını anlayana kadar gerçekten nasıl çalıştığını (tam olarak) anlamıyorsunuz.Diğer bir deyişle, ISA üzerine çalışarak bir işlemci hakkında bilgi sahibi olabiliriz.

RISC ve CISC

Bir komut seti mimarisinin tanımlayıcı yapısı üzerine yapılan bu tartışma, işlemci sınıflandırmasına yönelik temel bir yaklaşımın neden , azaltılmış komut seti bilgisayarı (RISC- Reduced Instruction Set Computer) ile karmaşık bir komut seti bilgisayarı (CISC – Complex Instruction Set Computer) arasındaki farka dayalı olduğunu anlamamıza yardımcı olur.

Aşağıda, bu iki mimari türün özelliklerini kısaca özetlemeye çalışıyorum:

RISC işlemcileri, daha temel hesaplama işlemlerine karşılık gelen , uzunluk ve yürütme süresinde daha homojen olan genel yönergeleri vurgular.Talimatların uygulanması optimize edilmiştir ve çalışma hızını arttırmak için küme komut işleme işlemleri kullanılmaktadır.Bellek kullanımının en aza indirilebilmesi için daha fazla register alanları dahil edilmiştir (belleğe ulaşan komutlar oldukça yavaş olma eğilimindedir).

CISC işlemcileri, yazılımda kullanılan karmaşık işlemleri daha doğrudan uygulayabilecek özel komutları vurgular.Bu, yüksek seviyeli dillerden assembly’e çeviri yapmayı kolaylaştırır ve bu durum gelişmiş derleyicilerden önce düşünülmesi gereken bir konudur.Karmaşık komutlar ayrıca daha az bellek gerektirir – örneğin, bir RISC işlemcisinin bir komuta cevap olarak bir CISC işlemcisinin yapacağı görevleri yerine getirmek için üç komut ile işlemler halledilebilir.

RISC ve CISC uygulamalarının performans kabiliyetlerinin kapsamlı bir karşılaştırması muhtemelen bir makale yerine bir kitap gerektirecektir, ancak RISC’nin şu anda çoğu uygulama için tercih edilen mimari olarak görüldüğünü söylemek yanlış olur.Ayrıca, işleyicilerin, teknik tartışmalar ve değerlendirmeler bağlamında doğal olarak benimsediğimiz “RISC-CISC” zihniyeti ile sınırlı olmadığını belirtmek önemlidir.Bilgisayar mühendisleri, her iki mimarinin özelliklerini, işlemcinin amaçlanan kullanımına veya diğer tasarım kısıtlamalarına dayanarak birleştirebilir.

ISA Nedir , RICS-V

ISA ile Çalışmak 

Belirli bir işlemciyi değerlendirmenin tek yolunun, tüm kullanım kılavuzu el kitabını okumak olduğu bir durumda kendinizi bulamazsınız.Üretici, elbette, hangi cihazların belirli bir uygulama için daha uygun olduğunu düşündüğünü belirtmekten memnuniyet duyacaktır.

Yine de, ISA özelliklerine biraz aşina olmak ve bunların belirli bir işlemcinin performansını veya uygulanmasını nasıl etkileyebileceğine değinmeye değer.Bilgiler, bir işlemcinin neden belirli bir şekilde tasarlandığını anlamanıza yardımcı olsa bile, en azından elektrik mühendisliği ya da elektrik elektronik mühendisliği ile giderek bu konularla ilgili olan geleceğe dair öngörüler kazanıyorsunuz.Ve elbette, kendi FPGA tabanlı soft işlemcinizi tasarlamaya karar verebileceğinizi asla bilemezsiniz.

RISC-V’den Bazı Örnekler

Önemli , dikkat çeken bir ISA’ya RISC-V denir.Özellikle mimarisi veya işlevselliği konusunda yenilikçi bir şey olup olmadığını bilmiyorum, ancak karmaşık işlemci mimarileri arasında oldukça sıra dışı bir özelliği var: tamamen ücretsiz ve açık kaynak.

Bu, fiziksel işlemci cihazının ücretsiz olacağı anlamına gelmez yani bir yarı iletken fabrikası işletmek tam olarak ucuz değildir ve bir kimsenin montaj hattından çıkan çip için ödeme yapması gerekir. Ancak mimari, herkes tarafından kullanılabilir ve herhangi bir amaç için serbestçe kullanılabilir.

RISC-V Komut Seti Kılavuzu, 145 sayfadır.Bu komut seti kılavuzu harika bir kaynaktır ve bu makaleyi RISC-V ISA’nın rastgele seçilen bazı özelliklerini tartışarak bitirmek istiyorum.

Adres alanı (PDF dosyası sayfa 16): RISC-V mimarisi, 32 bit ve 64 bit adres boşluklarını destekler ve 128 bit adres alanıyla gelecekteki uyumluluğu sağlamak üzere tasarlanmıştır.Ancak, tasarımcılar 32 bitlik bir adres alanının birçok uygulama için yeterli olmaya devam edeceğine inanıyor ve güç tüketimini azalttığı için düşük güçlü gömülü aygıtlar için tercih edilen uygulamadır.

Yalnız-Okunur sayıcılar (sayfa 35): Burada, üç 64-bit salt okunur sayacın herhangi bir RISC-V uygulamasının temel bileşenleri olduğunu kabul edilir.Kullanıcı, sayaç değerini değiştiremediği için tipik sayaç işlevi sağlayamaz.Bundan ziyade, bu sayaçlar işlemci performansını ve geçen süreyi takip eder ve kullanıcının performans analizi ve optimizasyonunu kolaylaştıran bilgilere erişebilmesini sağlamayı amaçlar.

Minyatürleştirme (sayfa 39): RISC-V’nin “RV32E” komut seti, standart “RV32I” komut setinin indirgenmiş bir versiyonudur.Bu PCB  genellikle az bulunan bir materyal olduğundan gömülü sistemler için tasarlanmıştır.RV32E’de 16 adet genel amaçlı register alanı vardır(RV32I’de kullanılan 32 kayıt yerine) ve bu modifikasyon işlemci çekirdeği için gereken alanı % 25 oranında azaltabilir.

Hata yönetimi (sayfa 48): İşlemciler hata koşullarına otomatik yanıt verebilirler.Örneğin bir “tuzak”, bir tür sorunlu olay meydana geldiğinde program kontrolünün bir tuzak işleyicisine aktarılmasına neden olur.Bu özellik, belirli bir sistemin gerekliliklerine ve kısıtlamalarına göre istenen veya istenmeyen olarak görülebilir.RISC-V mimarisinin tasarımcıları, sıfıra bölme olayları için bir tuzak uygulamamayı seçtiler ve  bu, bazı durumlarda kod için hata işleme adına ek bir uzantı komutu içermesi gerektiği anlamına gelmektedir.

KOMUT YAPILARI NEDİR SONUÇ :

Bugünki yazımızda Komut Yapıları Nedir adlı yazıyı sizlerle paylaştık.RISC , CISC , Mikroişlemci , Makine dili gibi konulara kabaca bakma fırsatı bulduk.İşlemci tasarımı, çoğu elektrik mühendisleri ya da elektrik elektronik mühendisleri için yüksek öncelikli olmayan özel bilgi ve becerileri içerir.Bununla birlikte, temel ilke ve teknikler hakkında bilgi sahibi olmak, tasarımlarımızda sıklıkla görülen mikrokontrolcüleri ve DSP’leri anlamamıza ve farklı komut seti mimarilerinin artılarını ve eksilerini değerlendirmemize yardımcı olabilir.

İyi Çalışmalar

 

RF İlke ve Bileşenlerine Giriş

RF İLKE VE BİLEŞENLERİ NEDİR ? 

RF ilke ve bileşenleri nedir ? Frekans alanı nedir? RF tasarımı, analizi ve testi için frekans alanı neden bu kadar değerlidir? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız RF İlke ve Bileşenlerine Giriş adlı yazımızla karşınızdayız.

RF ile ilgili teknik yazılarımıza kaldığımız yerden devam edelim.

RF İLKE & BİLEŞENLER 

RF tasarımında yeterlilik kazanma sürecindeki en temel adımlardan biri belki de frekans alanında düşünmeyi öğrenmektir.Çoğumuz için, elektriksel devreler ve sinyaller ile erken tecrübemizin büyük çoğunluğu zamana göre statik veya dinamik olan gerilimler ve akımlar bağlamında kalır. Örneğin, bir pilin voltajını bir multimetre ile ölçtüğümüzde, statik bir değere sahip oluruz ve bir osiloskopta sinüzoidal bir gerilime baktığımızda, zamanla değişen bir değere sahip oluruz.

Öte yandan RF, frekanslar dünyasıdır.Antenlere statik gerilimler göndermeyiz ve osiloskop, kablosuz iletişimde yer alan sinyal manipülasyon tiplerini yakalamak ve görselleştirmek için genellikle etkili bir araç değildir.Gerçekten de, zaman bölgesinin de RF sistemlerinin tasarımı ve analizi için uygun bir yer olmadığını söyleyebiliriz.Farklı bir paradigmaya ihtiyacımız bulunmaktadır.

Fourier :

Fourier dönüşümü, bu alternatif paradigmaya götüren matematiksel yoldur, çünkü frekans içeriğine göre bir sinyalin tanımlanabilmesi  için kesin bir yöntem sağlar.

RF bağlamında Fourier dönüşümü , son derece karmaşık sinyal varyasyonları alabilir ve bunları, orijinal frekans-alan dalga formundan çok daha bilgilendirici olan frekans-alanı bileşenlerine çevirebilir.

Fourier dönüşümü veya ayrık Fourier dönüşümü (DFT) için hesaplamaya dahil olan detaylar önemsiz değildir.Ve bu durumda endişelenmemiz gereken bir durum değildir.Temel matematiksel prosedürler hakkında çok az şey biliyor olsanız bile frekans alanlı teknikleri anlayabilir ve kullanabilirsiniz.

Fourier dönüşümü, bir sinyalin frekans içeriğini ortaya çıkaran ifadeler üretir ve DFT, karşılık gelen sayısal verileri üretir.Bununla birlikte, pratik mühendislik bağlamında, grafiksel bir ifade çoğu zaman daha uygundur.Sonunda bu frekans alanı çizimleri bir osiloskop izi kadar normal ve sezgisel hale gelir.

Spektrum

Bir frekans alanı grafiği bir spektrum olarak adlandırılır.1 MHz sinusoid için idealize edilmiş spektrum şu şekildedir: Dikey ok, 1 MHz’de belirli bir miktarda “enerji” nin bulunduğunu gösterir.Okun çizgi kısmı çok incedir, çünkü bu idealleştirilmiş sinyal kesinlikle başka hiçbir frekans bileşenine sahip değildir – tüm enerji 1 MHz’de tam olarak yoğunlaşmıştır.

Bu mükemmel 1 MHz sinüzoidi mükemmel bir 2 MHz sinüzoid ile birleştirmek için bir toplama devresi kullansaydık, spektrum resimdeki gibi olurdu.

Bu frekans alanı grafiği, yeni sinyalin frekans karakteristikleri ile ilgili çok net veriler sağlar.Devrenizin anlık olmayan frekansla ilgili davranışıyla ilgileniyorsanız, spektrum size ihtiyacınız olan bilgiyi verir. Aksine, zaman-alan dalga biçimi basit değildir:

Bu iz, bir sinüzoidal frekans f frekansının ikinci bir sinüzoidal frekans 2f miktarına eklenmesi sonucudur.

İdeal vs Gerçek

Yukarıda gösterilen ince dikey ok frekansı bileşenleri matematiksel yapılardır ve gerçek dünya spektral ölçümleri daha çok resimdeki gibi ters ince u gibi görünmektedir.

Uyuşmazlık neden olur ?.Her şeyden önce, ölçüm sisteminin çözünürlüğü sınırlıdır ve bu sınırlamalar, orijinal sinyaldeki “ideal” nitelikler ne olursa olsun doğal olarak tehlikeye girer.Ancak sonsuz derecede hassas bir ölçüm cihazımız olsaydı bile, spektrum gürültü nedeniyle matematiksel versiyondan farklı olurdu.

Önceki bölümde gösterilen “saf” spektral bileşenleri üretebilecek tek tip sinyal mükemmel bir sinüzoittir; yani, gürültü veya periyot veya genlikte herhangi bir değişiklik yoktur.Mükemmel bir sinüzoidin özelliklerinden herhangi bir sapma, ek frekans bileşenleri getirecektir.

Sezgisel bir örnek, faz gürültüsüdür: Gerçek dünyadaki bir osilatörün her zaman aynı frekansı üretmesini beklemek pratik değildir; kaçınılmaz olarak, bir çevrimin gerçek süresinde (küçük olması umut edilir) varyasyonlar olacaktır ve buna faz gürültüsü denir.Binlerce döngüleri kapsayan verileri toplar ve daha sonra spektral analiz yaparsanız, bu binlerce döngülü devrenin frekans içeriğini etkin bir şekilde ortalıyorsunuz demektir.Sonuç, yukarıda gösterilen spektral şekli olacaktır; dalga formunun genişliği, nominal frekanstan ortalama sapmaya karşılık gelir.

RF İlke ve Bileşenleri

Spektral Ölçümler

Frekans alanı çizimleri, RF sistemlerini tartışmak ve analiz etmek için çok uygun bir yol sağlar. Modülasyon şemaları, parazit, harmonik bozulma — bir karalama kağıdına çizilen temel spektrumlar bile, bir durumun netleşmesine yardımcı olabilir.

Ancak, bir RF sistemini başarılı bir şekilde tasarlama zamanı geldiğinde, genellikle daha karmaşık bir şeye ihtiyacımız olacak.Daha spesifik olarak, bize spektral karakteristiği veren bir şeye ihtiyacımız vardır.Bu, mevcut bir sistemin işlevselliğini karakterize etmek için önemlidir, ancak genellikle daha acil gereksinim, tanı ve çözümdür — yani, bu aygıt neden çalışmıyor ve bunu nasıl düzeltebiliriz.

Dijital osiloskoplar “FFT” (hızlı Fourier dönüşümü) işlevselliği sunar ve bu spektral ölçümleri elde etmenin bir yoludur. Bununla birlikte, gerçek dünya frekans analizi için seçim aracı bir spektrum analizörü olarak adlandırılır.Bu, yüksek frekanslı bir giriş sinyalini kabul etmek ve bu sinyalin frekans-alan gösterimini göstermek için özel olarak tasarlanmış bir test ekipmanı parçasıdır.Bir spektrum analizörü ile biraz pratik deneyim elde etmek, RF mühendisliğinin pratik yönlerini tanımak için önemli bir başlangıç ​​adımıdır.

RF Nedir , nerelerde kullanılır

Özet :

Mühendisler, frekans etki alanı veya frekans alanı aracılığıyla elektrik sinyalleri ile etkileşime girebilir. RF bağlamında, frekans alanında çalışmak genellikle daha üretken ve sezgiseldir.

Frekans alanı analizi, RF tasarımında ve testinde genellikle çok az önem taşıyan ayrıntıları doğal olarak bastırır ve aynı zamanda odaklanmamız gereken özellikleri vurgular.

Bir frekans alanı grafiği bir spektrum olarak adlandırılır. Bir spektrum, örneğin, bir modülasyon şemasının veya girişimden kaynaklanan problemler yaşayan gerçek bir sinyalin göze çarpan özelliklerini rahatlıkla iletebilir.

Teorik spektrumlar genellikle idealize edilmiş sabit frekanslı sinüzoitlere karşılık gelen ince dikey oklardan oluşur.

Gerçek dünyadaki ölçüm ekipmanı ve gerçek dünyadaki RF sinyalleri daima daha geniş bir frekans-alan dalga formuyla sonuçlanan kusurlara tabidir.

RF tasarım laboratuvarı için gerekli bir ekipman parçası spektrum analizörüdür. Bu cihazlar, çeşitli alan analizi yeteneklerinin yanı sıra frekans alanı çizimleri de sağlar.

RF İLKE VE BİLEŞENLERİ NEDİR  SONUÇ : 

Bugün RF İlke ve Bileşenleri Giriş adlı yazıyı sizlerle paylaştık.Spektrum , Fourier , Spektral ölçümler gibi tanımlara ve kullanım alanlarına baktık.Umuyorum faydalı bir yazı olmuştur.

İyi Çalışmalar

RF Nedir ve Neden Kullanıyoruz ?

RF NEDİR ve NEDEN KULLANIYORUZ ? 

RF Nedir ? Elektromanyetik radyasyon nedir ? Alanlar ve Dalgalar nedir ? EMR Nedir ? EMR’nin özellikleri nedir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız RF Nedir ve Neden Kullanıyoruz adlı yazımızla sizlerleyiz.Teknik makaleler kategorisine hızla devam ediyoruz.

Elektromanyetik radyasyon hakkında bilgi edinelim ve kablosuz iletişim için neden bu kadar kullanışlı olduğunu birlikte öğrenelim.

RF ve EMR NEDİR ? 

Elektriği düşündüğümüzde, doğal olarak elektrik tellerini de düşünürüz.Yüksek voltajlı iletim hatlarından basılı devre kartı üzerindeki küçük izlere kadar, teller hala elektrik enerjisini bir konumdan diğerine aktarmanın temel aracıdır.

Ancak tarih, insanın, az da olsa her şeyden önce, bir şeyleri yapmanın temel yolundan memnun olduklarını sürekli olarak göstermiştir ve bu nedenle, elektriğin yaygınlaşmasının, elektriksel işlevsellikten kaynaklanan fiziksel bağlantı kısıtlılıklardan kurtulmak için birtakım çabalar ile sürekli geliştirme ve sorunları gidermek adına uğraşıldığını tahmin etmek hiçte zor olmayacaktır.

“Kablosuz” özelliğini bir elektrik sistemine dahil etmenin çeşitli yolları vardır.Bunlardan biri, RF iletişiminin temeli olan elektromanyetik radyasyonun kullanılmasıdır.Bununla birlikte, elektromanyetik radyasyonun elektrik devrelerini kablosuz alana yayma/genişletme özelliğinde benzersiz olmadığını bilmek önemlidir.İletken olmayan bir malzemeden (mekanik hareket, ses dalgaları, ısı) geçebilecek herhangi bir şey, elektrik enerjisinin iletken ara bağlantılara dayanmayan bilgilere dönüştürülmesi olarak kullanılabilir.

Bu düşünceyle kendimize daha alakalı sorular sorabiliriz ;

Neden elektromanyetik radyasyon tercih edilen yöntemdir ? Neden diğer kablosuz iletişim türleri ikincil öneme sahiptir ?Bu sorulara cevap vermeden önce, elektromanyetik radyasyonun ne olduğunu anladığımızdan emin olalım.

Alanlar ve Dalgalar

Elektromanyetizmanın detaylarını inceleyerek yıllar sürecek bir inceleme yapabiliriz.Neyse ki, RF devrelerini başarıyla tasarlamak ve uygulamak için bu tür bir uzmanlığa ihtiyacınız yoktur.Ancak, cihazınızın anteninden yayılan gizemli enerjiye dair temel bir fikre sahip olmanız gerekir.

Adından da anlaşılacağı gibi, elektromanyetik radyasyon hem elektrik alanlarını hem de manyetik alanları içerir.Bir antenin empedansı üzerindeki voltaj gibi bir voltajınız varsa, bir elektrik alanınız (matematiksel bir bakış açısından, elektrik alan, voltaj değişiminin uzaysal oranıyla orantılıdır) vardır diyebiliriz.Elektrik akımınız varsa – örneğin bir antenin empedansından geçen akım gibi – bir manyetik alanınız (alanın gücü akımın büyüklüğü ile orantılıdır) vardır diyebiliriz.

Elektrik ve manyetik alanlar, voltaj veya akımın büyüklüğü sabit olsa bile mevcuttur.Ancak, bu alanlar yayılmayacaktır.Eğer evrene yayılacak bir dalga istiyorsak, voltaj ve akımda değişikliklere ihtiyacımız vardır.

Bu yayılmanın meşhur yöntemi, elektromanyetik radyasyonun elektrik ve manyetik bileşenleri arasındaki kendi kendini sürdürebilen ilişkisidir.Değişen bir elektrik alanı bir manyetik alan üretir ve değişen bir manyetik alan bir elektrik alanı oluşturur.Bu karşılıklı rejenerasyon, ayrı bir durum olarak, yani bir elektromanyetik dalga olarak karşımıza çıkar.Bir kere üretildikten sonra, bu dalga, mevcut kaynağından, günlerce, ışık hızında, bilinmeyenlerin derinliklerine doğru ilerleyerek dışarı çıkacaktır.

EMR Oluşturma vs. EMR Kontrol Etme

Tüm RF iletişim sisteminin tasarlanması kolay değildir.Bununla birlikte, elektromanyetik radyasyon (EMR) oluşturmak son derece kolaydır ve aslında istemediğiniz zamanlarda bile üretebilirsiniz. Herhangi bir devredeki herhangi bir zaman değişkenli sinyal EMR üretir ve bu dijital sinyalleri içerir. Çoğu durumda bu EMR sadece gürültülüdür.Sorun çıkarmazsa, bunu göz ardı edebilirsiniz.Bazı durumlarda, aslında diğer devrelere müdahale edebilir, bu durumda EMI (elektromanyetik girişim) olur.

Öyleyse, RF tasarımının sadece EMR oluşturmasıyla ilgili olmadığını görüyoruz; daha doğrusu, RF tasarımı, EMR’nin doğrudan elektrik bağlantısı olmayan iki devre arasında anlamlı bilgi aktarmanızı sağlayacak şekilde EMR üretme ve işleme ve yorumlama sanatı ve bilimidir.

Neden EMR?

Şimdi, EMR tabanlı sistemlerin neden diğer kablosuz iletişim biçimlerine kıyasla çok yaygın olduğu sorusuna dönelim.Başka bir deyişle, çeşitli  yaygın teller yardımı olmadan bilgi aktarımı yapabildiğinde niçin “kablosuz”  her zaman RF’yi kullanır?

 Bir kaç neden bulunmaktadır :

Çabukluk :

EMR, kablolu devrelerde kullanılan elektrik sinyallerinin doğal bir uzantısıdır.Zamanla değişen voltajlar ve akımlar isteyip istemediğinize bakmadan EMR’yi üretir ve ek olarak bu voltaj ve akımlar EMR’nin orijinal sinyalin AC bileşenlerinin tam bir temsilidir.

Aşırı (ve tamamen pratik olmayan) bir örneği düşünelim: ısıya dayalı bir kablosuz iletişim sistemi olsun.Bir odanın iki ayrı cihaz içerdiğini düşünün. Verici cihaz, göndermek istediği mesaja göre odayı belli bir sıcaklığa ısıtır ve alıcı cihaz ortam sıcaklığını ölçer ve yorumlar.Bu, durgun ve garip bir sistemdir, çünkü odanın sıcaklığı, karmaşık bir elektrik sinyalinin varyasyonlarını tam olarak takip edemez. EMR ise, oldukça duyarlıdır.İletilen RF sinyalleri, son teknoloji ürünü kablosuz sistemlerde kullanılan karmaşık, yüksek frekanslı dalga biçimlerini bile kolayca çoğaltabilir.

RF Nedir ve Neden Kullanırız

Hız :

AC-bağlantılı sistemlerde, verilerin aktarılabileceği oran, bir sinyalin varyasyonları ne kadar hızlı gerçekleşebileceğine bağlıdır.Başka bir deyişle, bilgi iletmek için bir sinyal, amplitüde de artan ve azalan gibi bir işlem yapmalıdır.EMR’nin çok yüksek frekanslarda bile pratik bir iletişim aracı olduğu ortaya çıkıyor, bu da RF sistemlerinin çok yüksek veri aktarım oranlarına ulaşabileceği anlamına geliyor.

Menzil :

Kablosuz iletişim arayışı, uzun mesafeli iletişimin takip edilmesiyle yakından bağlantılıdır.Verici ve alıcı çok yakınsa, telleri kullanmak genellikle daha basit ve daha uygun maliyetlidir.Bir RF sinyalinin gücü ters kare yasasına göre azalsa da, EMR-modülasyon teknikleri ve gelişmiş alıcı devresi ile bağlantılı olarak hala kullanılabilirdir ve sinyalleri uzun mesafelere aktarma konusunda kayda değer bir yeteneğe sahiptir.

Görüş Hatları Olmadan Çalışabilme

EMR ile rekabet edebilecek tek kablosuz iletişim aracı ışıktır.Bu belki de çok şaşırtıcı değildir, çünkü ışık aslında çok yüksek frekanslı EMR’dir. Ancak optik iletimin doğası gereği, RF iletişiminin sunduğu net avantajın ne olduğunu vurgulanır ki bu da ;net bir görüş alanının gerekli olmadığıdır.

Dünyamız ışığı engelleyen katı nesnelerle doludur – hatta çok güçlü bir ışıkları bile.Hepimiz yaz güneşinin yoğun parlaklığını yaşamışızdır ancak bu yoğunluğun ince bir kumaş parçası gibi bir materyaller ne kadar azaldığını da biliyorsunuzdur.Tersine, RF sistemlerinde kullanılan düşük frekanslı EMR, duvarlardan, plastik kutulardan, bulutlardan ve insan vücudundaki her hücreden biraz garip görünmesine rağmen geçer.RF sinyalleri bu malzemelerden tamamen etkilenmez ve bazı durumlarda önemli ölçüde zayıflama meydana gelebilir.Fakat ışığa kıyasla, (düşük frekanslı) EMR hemen hemen her yere gider.

Özet :

“RF”, doğrudan elektrik bağlantısına sahip olmayan iki devre arasında bilgi aktarımı için elektromanyetik radyasyonun kullanılmasını ifade eder.

Zamanla değişen voltajlar ve akımlar dalga şeklinde yayılan elektromanyetik enerji üretirler. Bu dalgaları manipüle ederek ve yorumlayarak analog ve dijital verileri kablosuz olarak aktarabiliriz.

EMR, kablosuz iletişimin baskın şeklidir.Bir alternatif ışık kullanımıdır (fiber optiklerde olduğu gibi), fakat RF çok daha çok yönlüdür çünkü düşük frekanslı EMR opak nesneler tarafından engellenmez.

RF NEDİR ve NEDEN KULLANILIYORUZ  SONUÇ : 

Bugün RF Nedir ve Neden kullanıyoruz adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Bu yazı içerisinde RF , EMR gibi teknik terimleri inceleme fırsatı bulduk.Umuyorum faydalı bir yazı olmuştur.

İyi Çalışmalar

 

Güncelleme : Ömer Yıldırım Beyden gelen bir mesajı da eklemek istiyorum.”Elektromanyetik radyasyon değil elektromanyetik ışıma veya ışıma paternine ait loopa göre haberleşir bir anten tasarlarken fris alanı hesabı yapmalısın ve rfid ise çalışma frekansına bakılır yani kabaca s11 parametresi EMR den kastın ise daha electro magnetic resonance bu olayın gerçekleşmesi için elektro magnetik resonans oluşturman gerekir bu tip devrelerde bobin ve kapasitörü kendin tasarlayabilirsin daha yüksek frekanslar içinde bu geçerlidir. Daha makül bir şey için cst veya hffs de analiz yapıp daha çok bilgilendirebilirsin. Saygılarımla ”

FPGA Nedir – Programlanabilir Mantığa Giriş

FPGA Nedir – Programlanabilir Mantık Sistemi

Fpga Nedir ? Mikrodenetleyici Nedir ? CLB Nedir ? Alan programlanabilir kapı dizisi nedir ? Donanım dilleri nedir ? Bu ve benzeri sorulara cevap aradığımız FPGA Nedir – Programlanabilir Mantığa Giriş adlı yazımızda yeni nesil programlanabilir lojik sistemler üzerinde duracağız.

Hesaplamaları gerçekleştirmek, dijital sinyalleri yönlendirmek ve programlanabilir mantık ve FPGA’ları kullanarak gömülü sistemleri kontrol etmek için donanım tabanlı bir yaklaşım hakkında bilgi edinelim.

FPGA, alan programlanabilir kapı dizisi anlamına gelir.Özünde, bir FPGA, ortak işlevleri uygulayan ve aynı zamanda çok yüksek esneklik seviyeleri sunan, birbirine bağlı bir dijital altkümeler dizisidir. Ancak bir FPGA’nın tam bir resmini elde etmek daha fazla veri gerektirmektedir.Bu yazıda, FPGA’ların arkasındaki kavramlar tanıtılmakta ve mantık kapılarının ne olduğu, bir FPGA’nın nasıl programlanacağı ve bir FPGA’yı tasarımdaki bir mikroişlemciden farklı kılan konular hakkında kısaca bilgi verilecektir.

FPGA vs MİKRODENETLEYİCİ

Bir Mikrodenetleyici ne yapmalı  ve  neden FPGA kullanmalı ?

Mikrodenetleyicilerin modern elektronik tasarımda baskın bir bileşen haline geldiğine hepimiz hemfikir olabiliriz.Ucuz ve çok yönlüdürler ve günümüzde çoğu zaman elektronik dünyasına bir kişinin ilk tanıtımı olarak hizmet ederler.Bildiğimiz bileşenleri kullanmaya devam etmemiz doğaldır ve mikrodenetleyiciler giderek daha güçlü hale geldikçe, tasarım sorunlarımıza alternatif çözümler bulmak için daha az ihtiyaç vardır. Bununla birlikte, bir mikro denetleyici bir işlemci etrafında inşa edilir ve işlemciler tanınması gereken ve bazı durumlarda üstesinden gelinmesi gereken temel sınırlamalarla gelir.

Peki bir mühendis ne zaman bir mikrodenetleyici üzerinden FPGA’ya ulaşır? Cevap, yazılım ve donanıma geliyor

Bir işlemci, sıralı bir şekilde talimatları uygulayarak görevlerini yerine getirir.Bu, işlemcinin işlemlerinin doğal olarak kısıtlandığı anlamına gelir ki bu durum da istenen işlevsellik, kullanılabilir yönergelere uyarlanmalı ve çoğu durumda, aynı anda birden çok işlem görevini gerçekleştirmek mümkün değildir.

Komut seti çok yönlü olacak şekilde tasarlanmıştır ve günümüzde bu komutlar son derece yüksek frekanslarda çalıştırılabilir.Bununla birlikte, bu özellikler, dijital tasarıma yazılım tabanlı bir yaklaşımın dezavantajlarını ortadan kaldırmayacaktır.

Alternatif olarak donanım tabanlı bir yaklaşımdır.Her yeni tasarım, sistemin gerektirdiği tam işlevselliği sağlayan bir dijital IC etrafında oluşturulabiliyorsa son derece kullanışlı olacaktır ki bu durumda yazılıma gerek kalmayacak, komut set kısıtlamaları, işlem gecikmeleri olmayacaktır.Sadece giriş pinleri olan tek bir IC Gerekli işlemlere tam olarak karşılık gelen çıkış pinleri ve dijital devre karşımıza çıkacaktır.Bu metodoloji, tanımlamanın ötesinde pratik değildir, çünkü her kart  bir ASIC (uygulamaya özel entegre devre) tasarlamayı içerecektir.Bununla birlikte, bu metodolojiyi FPGA’ları kullanarak oluşturabiliriz.

Alan Programlanabilir Kapı Dizisi Nedir?

Bir FPGA bir mantık geçidi dizisidir ve bu dizi programlanabilir (aslında, “yapılandırılmış”), yani, aygıtın kullanıcısı tarafından bu aygıtı tasarlayanlara karşı yapılandırılmış manasındadır.Bu önemli özelliklere daha yakından bakalım.

Mantık kapıları (AND, OR, XOR, vb.) Dijital devrelerin temel yapı taşlarıdır.Bu durumda, yüksek derecede yapılandırılabilir olması amaçlanan (yani, “alan programlanabilir”) bir dijital aygıtın, özelleştirilebilir bir şekilde birbirine bağlanabilen çok sayıda kapıdan oluşması şaşırtıcı değildir.

Bununla birlikte, bir FPGA, bireysel Boolean kapılarının geniş bir koleksiyonu değildir.Bu, yapılandırılabilir mantıksal işlevsellik sağlamak için çok uygun bir yol olacaktır çünkü ortak işlemlerin sabit modüller olarak çok daha verimli bir şekilde uygulanabilmesi avantajını kullanmaz.Aynı prensip, ayrık dijital IC’lerin dünyasında belirgindir.AND kapıları, OR kapıları ve benzerlerini içeren IC’leri satın alabilirsiniz – ancak tek tek kapılardan bir kaydırma registerları oluşturmak istemezsiniz.Bunun yerine, bir kaydırma registerlarına sahip bir IC satın alırsınız.

Bir FPGA, bir dizi kapıdan çok daha fazlasıdır.Çok yüksek düzeyde esneklik sunarken, ortak işlevleri verimli bir şekilde uygulayan, dikkatle tasarlanmış ve birbirine bağlı bir dizi dijital altkümedir.Dijital alt döngüler, yapılandırılabilir mantık blokları (CLB’ler) olarak adlandırılır ve FPGA’nın programlanabilir mantıksal yeteneklerinin temelini oluştururlar

CLB’lerin birbirleriyle ve harici devre ile etkileşime girmesi gerekmektedir. Bu amaçlar için, FPGA bir programlanabilir ara bağlantı ve giriş / çıkış (I / O) blokları matrisi kullanır. FPGA’nın “programı” CLB’lerin işlevselliğini etkileyen ve bağlantı yollarını oluşturan anahtarları kontrol eden SRAM hücrelerinde saklanır.

Genel fikir, CLB’lerin, arama tabloları, depolama öğeleri (flip-floplar veya yazmaçlar) ve CLB’nin Boole, veri depolama ve aritmetik işlemleri gerçekleştirmesine izin veren çoklayıcılar içermesidir.

Bir G / Ç bloğu, CLB’ler ve karttaki diğer bileşenler arasındaki iletişimi kolaylaştıran çeşitli bileşenlerden oluşur.Bunlar arasında çekme/aşağı çekme dirençleri, tamponlar ve invertörler bulunur.

Alan Programlanabilir Mantık (Veya, Bir FPGA Nasıl Programlanabilir?)

Bir dizi CLB’yi, istediğimiz şeyi tam olarak yapan bir dijital devreye dönüştürmeyi nasıl başarabiliriz? İlk bakışta, oldukça karmaşık bir iş gibi görünüyor.Gerçekten de, FPGA uygulaması genellikle bir mikrodenetleyicinin programlanmasından daha zor kabul edilir.Bununla birlikte, FPGA geliştirme, bir mikroişlemci geliştirme işleminin işlemci dili talimatlarını veya dahili kontrol sinyallerini tam olarak bilmesini gerektirmediği gibi, CLB işlevselliği veya iç ara bağlantıların özenli bir şekilde düzenlenmesini gerektirmez.

Aslında, bir FPGA’yı bağımsız bir bileşen olarak sunmak biraz yanıltıcıdır.FPGA’lar, bir donanım tasarımını, ara bağlantıların ve CLB’lerin davranışlarını belirleyen programlama bitlerine dönüştürmenin karmaşık sürecini yürüten geliştirme yazılımı tarafından her zaman desteklenir.

Bu da bizi önemli bir soruyla karşı karşıya bırakıyor.Yine de, FPGA donanımının yapması gereken yazılımları “nasıl” açıklarız?

Donanım Dilleri Açıklaması : 

İnsanların donanımı “tanımlamak” için bize izin veren diller;  donanım tanımlama dilleri (HDL) ve en yaygın iki VHDL ve Verilogtur.HDL kodu ve yüksek seviyeli bir yazılım programlama dilinde yazılmış kod arasındaki belirgin benzerliğe rağmen, ikisi temelde farklıdır.Yazılım kodu bir dizi işlem belirler, HDL kodu ise bileşenleri tanıtmak ve ara bağlantılar oluşturmak için metin kullanan bir şema gibidir.

Örnek :

library  Derstagram  ;

use Derstagram.STD_LOGIC_1164.ALL;

entity circuit_2 is

Port ( a : in STD_LOGIC;

b : in STD_LOGIC;

c : in STD_LOGIC;

d : in STD_LOGIC;

out1 : out STD_LOGIC;

out2 : out STD_LOGIC);

end circuit_2;

architecture Behavioral of circuit_2 is

signal sig1 : std_logic;

begin

sig1 <= (a and b);

out1 <= (sig1 or c);

out2 <= (not d);

end Behavioral ;

AAC içerisinde, HDL teknikleriyle aşina olmanıza yardımcı olabilecek birkaç makale bulabilirsiniz.FPGA’lara başlamakla ilgili makalemiz, Verilog’la ilgileniyorsanız başlamak için iyi bir başlangıç noktasıdır ve bu girişte VHDL’ye ilişkin donanım açıklama dilleri hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

FPGA Nedir – Programlanabilir Mantığa Giriş Sonuç :

Bugünki yazımızda FPGA Nedir -Programlanabilir Mantığa Giriş adlı yazımızı sizlerle paylaştık.Artık programlanabilir-mantık cihazlarının temel özelliklerini ve işlemci tabanlı sistemlere göre potansiyel avantajlarını anladığınızı umuyorum.Modern FPGA’lar, veri toplamak, ASIC’leri kontrol etmek ve matematiksel işlemleri gerçekleştirmek için mikrodenetleyiciler kullanmaya alışkın olanlar için biraz korkutucu olabilecek yüksek performanslı cihazlardır.Bununla birlikte, bazı uygulamalarda gelişmiş performansın ve çok yönlülüğün ek tasarım çabasına değer olduğunu görebilirsiniz.

İyi Çalışmalar