Differences
This shows you the differences between two versions of the page.
| Both sides previous revisionPrevious revisionNext revision | Previous revision | ||
| statnice:bakalar:b4b38nvs [2026/05/17 09:08] – [Podpůrné a dohlížecí bloky MCU (hodinový generátor, Reset, POR, BOR , RTC, Watch Dog,..); čítačové jednotky v MCU (PWM, „input capture“, output compare,..) jejich funkce a využití. Vstupy a výstupy VS, bloky komunikace s obsluhou ve VS, tlačítka, klávesn mates1n | statnice:bakalar:b4b38nvs [2026/06/06 18:31] (current) – [Obvyklé vstupní a výstupní napěťové úrovně] mates1n | ||
|---|---|---|---|
| Line 1: | Line 1: | ||
| ====== Návrh vestavných systémů ====== | ====== Návrh vestavných systémů ====== | ||
| - | |||
| Line 152: | Line 151: | ||
| V embedded systémech se operační zesilovače používají nejčastěji s jedním (a tedy nesymetrickým) napájecím napětím (+3 nebo +5V). | V embedded systémech se operační zesilovače používají nejčastěji s jedním (a tedy nesymetrickým) napájecím napětím (+3 nebo +5V). | ||
| - | **Virtuální nula** (Virtual Ground): pro zapojení ve zpětné vazbě (tj. invertující vstup je z obvodu za OZ) nemá invertující vstup přímou referenci na 0, tj. 0 je rozdíl napětí mezi vstupy ($U_{-} = U_{+}$). Díky tomu lze, při dostatečném napětí zátěže, udělat např. emitorový sledovač NPN, který reguluje proud na zátěži (na kolektoru) pouze přes napětí na vstupu a rezistor na emitoru (a díky velkému zesílení vyloučí působení napětí $U_{BE}). | + | **Virtuální nula** (Virtual Ground): pro zapojení ve zpětné vazbě (tj. invertující vstup je z obvodu za OZ) nemá invertující vstup přímou referenci na 0, tj. 0 je rozdíl napětí mezi vstupy ($U_{-} = U_{+}$). Díky tomu lze, při dostatečném napětí zátěže, udělat např. emitorový sledovač NPN, který reguluje proud na zátěži (na kolektoru) pouze přes napětí na vstupu a rezistor na emitoru (a díky velkému zesílení vyloučí působení napětí $U_{BE}$). |
| === Neinvertující zesilovač s OZ. === | === Neinvertující zesilovač s OZ. === | ||
| Line 165: | Line 164: | ||
| == Vstup == | == Vstup == | ||
| Typicky 0-3.3V, někdy 5V tolerantní (v datasheetu pin označen **FT**) | Typicky 0-3.3V, někdy 5V tolerantní (v datasheetu pin označen **FT**) | ||
| - | * log 0 - $U_{in} < 0.3 * U_{cc} | + | * log 0 - $U_{in} < 0.3 * U_{cc}$ |
| - | * log 1 - $U_{in} > 0.7 * U_{cc} | + | * log 1 - $U_{in} > 0.7 * U_{cc}$ |
| * má ochrané diody (většinou) | * má ochrané diody (většinou) | ||
| Line 180: | Line 179: | ||
| * **Floating** (Plovoucí) - bez připojeného potenciálu - napětí se volně pohybuje vlivem šumu, nepředvídatelná logická úroveň | * **Floating** (Plovoucí) - bez připojeného potenciálu - napětí se volně pohybuje vlivem šumu, nepředvídatelná logická úroveň | ||
| - | * **PULL-UP** - rezistor na ${U_{dd}$, pokud je pin bez signálu → HIGH | + | * **PULL-UP** - rezistor na $U_{dd}$, pokud je pin bez signálu → HIGH |
| * **PULL-DOWN** - rezistor na GND, pokud je pin bez signálu → LOW | * **PULL-DOWN** - rezistor na GND, pokud je pin bez signálu → LOW | ||
| ==Výstup== | ==Výstup== | ||
| - | * **PUSH-PULL** - používá dva tranzistory na přepínání mezi GND a ${U_{dd}$ | + | * **PUSH-PULL** - používá dva tranzistory na přepínání mezi GND a $U_{dd}$ |
| - | * **OPEN-DRAIN** - tranzistor na GND - tranz. sepnut→ LOW, rozepnut→ undefined, připnuto GND - pro log. 1 potřebuje pull-up rezistor na ${U_{dd}$ | + | * **OPEN-DRAIN** - tranzistor na GND - tranz. sepnut→ LOW, rozepnut→ undefined, připnuto GND - pro log. 1 potřebuje pull-up rezistor na ${U_{dd}}$ |
| U výstupu lze zvolit rychlost: low, medium, high, very high - tvrdost buzení výstupu. Pokud je zbytečně vysoká, vznikají napěťové špičky přes indukčnost cesty na PCB nebo kabelu. | U výstupu lze zvolit rychlost: low, medium, high, very high - tvrdost buzení výstupu. Pokud je zbytečně vysoká, vznikají napěťové špičky přes indukčnost cesty na PCB nebo kabelu. | ||
| Line 235: | Line 234: | ||
| === Typické řady log. obvodů CMOS používaných ve vestavných systémech === | === Typické řady log. obvodů CMOS používaných ve vestavných systémech === | ||
| - | == 4000 (např. 4011, 4040, 4093)== | + | == 4000 series |
| * Starší řada, vhodná pro široký rozsah napájení (3–15 V). | * Starší řada, vhodná pro široký rozsah napájení (3–15 V). | ||
| * Nízký statický odběr, vhodné pro bateriová zařízení. | * Nízký statický odběr, vhodné pro bateriová zařízení. | ||
| * Pomalejší než řady 74xx. | * Pomalejší než řady 74xx. | ||
| + | |||
| ==74HCxxx (High-speed CMOS)== | ==74HCxxx (High-speed CMOS)== | ||
| * Napájení: typicky 2–6 V. | * Napájení: typicky 2–6 V. | ||
| + | * log. $0 - V_{IL} \le 0,3 \cdot V_{in}$ | ||
| + | * log. $1 - V_{IH} \ge 0,7 \cdot V_{in}$ | ||
| * Rychlejší než 4000, kompatibilní s TTL logikou. | * Rychlejší než 4000, kompatibilní s TTL logikou. | ||
| * Nízký proudový odběr, ideální pro spojení s MCU. | * Nízký proudový odběr, ideální pro spojení s MCU. | ||
| + | |||
| ==74HCTxxx (High-speed CMOS, TTL compatible)== | ==74HCTxxx (High-speed CMOS, TTL compatible)== | ||
| - | * Stejné jako 74HC, ale vstupní úrovně přizpůsobeny TTL (log. 1 od cca 2 V). | + | |
| - | * Použití tam, kde je potřeba propojení CMOS a TTL. | + | |
| + | * log. 0 - max. 0,8V | ||
| + | * log. 1 - min. 2V | ||
| ==74AC / 74ACT (Advanced CMOS / TTL Compatible)== | ==74AC / 74ACT (Advanced CMOS / TTL Compatible)== | ||
| * Ještě rychlejší, | * Ještě rychlejší, | ||
| Line 253: | Line 259: | ||
| Spotřeba MCU se odvíjí hlavně od: | Spotřeba MCU se odvíjí hlavně od: | ||
| - | * frekvence hodinového signálu (CPU, sběrnice, periferií), | + | |
| - | * aktivních periferií (např. ADC, USART), | + | * aktivních |
| - | * neoptimalizovaného kódu (např. polling místo přerušení), | + | * neoptimalizovaného |
| - | * použití spánkových režimů (sleep, stop, standby). | + | * použití |
| ==Statický odběr (v klidu)== | ==Statický odběr (v klidu)== | ||
| Line 262: | Line 268: | ||
| * Vhodné pro nízkopříkonové aplikace. | * Vhodné pro nízkopříkonové aplikace. | ||
| ==Dynamický odběr== | ==Dynamický odběr== | ||
| - | Proud teče hlavně při přechodu logických stavů (0 ↔ 1) | + | Proud teče hlavně |
| Napájecí proud CMOS - $I_{CC} = f\cdot U_{CC}\cdot \sum{C}$ | Napájecí proud CMOS - $I_{CC} = f\cdot U_{CC}\cdot \sum{C}$ | ||
| Line 275: | Line 281: | ||
| == Blokování napájení MCU a logických obvodů == | == Blokování napájení MCU a logických obvodů == | ||
| - | Blokování napájení je klíčové pro stabilní a spolehlivý chod mikrořadiče a připojených digitálních obvodů. | + | Blokování napájení je klíčové pro **stabilní a spolehlivý chod** mikrořadiče a připojených digitálních obvodů. |
| Hlavní účel blokování je zajistit: | Hlavní účel blokování je zajistit: | ||
| Line 300: | Line 306: | ||
| === Hodinové signály === | === Hodinové signály === | ||
| - | * Slouží k taktování CPU a periferií. | + | Slouží k taktování CPU a periferií, generovány pomocí oscilátorů (RC nebo krystalických). |
| - | | + | * Interní RC oscilátor – levný, nízký odběr, méně přesný. |
| - | | + | * Externí krystal (XTAL) – vysoká přesnost, např. 8 MHz. |
| - | * Externí krystal (XTAL) – vysoká přesnost, např. 8 MHz. | + | |
| - | * Krystal pro RTC – 32.768 kHz (2¹⁵ | + | V MCU je Real Time Clock (RTC) blok, který slouží k měření reálného času. Jeho krystal generuje frekvenci 32,768 Hz (2$^{15}$), dá se tak snadno |
| - | * PLL (Phase-Locked Loop) – násobí frekvenci (např. 8 MHz → 72 MHz). | + | |
| === RESET === | === RESET === | ||
