Научная статья на тему 'Устройство сопряжения интерфейсов для связи с удаленными объектами'

Устройство сопряжения интерфейсов для связи с удаленными объектами Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
801
167
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
КЛЮЧЕВЫЕ СЛОВА: УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ / МИКРОСБОРКА / ИНТЕРФЕЙС / ЭЛЕКТРОННЫЕ УСТРОЙСТВА

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Миронов В. Б., Костиков В. Г.

Решена задача сопряжения персонального компьютера с готовыми электронными устройствами, которые не предусматривались заранее. Разработаны схемы таких устройств сопряжения.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Текст научной работы на тему «Устройство сопряжения интерфейсов для связи с удаленными объектами»

© В.Б. Миронов, В.Г. Костиков, 2010

УДК 65.011.56

В.Б. Миронов, В.Г. Костиков

УСТРОЙСТВО СОПРЯЖЕНИЯ ИНТЕРФЕЙСОВ ДЛЯ СВЯЗИ С УДАЛЕННЫМИ ОБЪЕКТАМИ

Решена задача сопряжения персонального компьютера с готовыми электронными устройствами, которые не предусматривались заранее. Разработаны схемы таких устройств сопряжения.

Ключевые слова: устройство сопряжения, микросборка, интерфейс, электронные устройства.

Семинар № 14

^ ачастую появляется необходи-^ мость сопряжения персонального компьютера с готовыми электронными устройствами, которые не предусматривались заранее. Для решения этих задач необходима разработка устройств сопряжения (УС). Преимущества в разработке устройства сопряжения.

Во-первых, если стоит задача сопряжения компьютера с уникальным внешним устройством, то вполне вероятно, что на рынке может просто не оказаться подходящих модулей. Ведь всего предусмотреть невозможно.

Во-вторых, стандартные УС очень часто проектируются исходя из их максимальной универсальности (а, следовательно, большого объема выпуска), что нередко приводит к их довольно высокой стоимости по сравнению со специализированными УС.

Важным для разработки устройства сопряжения является детальное знание особенностей сигналов на их разъемах, соглашений об обмене информацией по интерфейсам, правил электрического и временного согласования и т.д.

При разработке устройств сопряжения необходимо строго соблюдать правила согласования устройств, иначе 182

возможен выход из строя оборудования. Выбор сопрягаемых интерфейсов RS-232 и RS-485 не случаен, поскольку первый присутствует в РС начиная с первых моделей. Если не хватает штатной длины линии связи в стандарте интерфейса RS-232 или требуется гальваническая развязка, то интерфейс RS-232 преобразуют в интерфейс RS-485.

При работе устройства сопряжения имеют место различные помехи, влияющие на характеристики сигналов при передаче их от источников к приемникам. При передаче данных на расстояния до 100 м при битовой скорости порядка десятков мегагерц возникает необходимость применения корректоров в схемах передачи (рис. 1) .

Корректоры применяются для восстановления уровня, фронта и среза передаваемых сигналов, так как при больших скоростях передачи сигнал теряет свою первоначальную мощность и слабеет за счет ряда причин. К последним можно отнести нерав номерную скрутку проводов, затухания в линии передачи, конечное значение полосы пропускания, наличие отражений в линии связи, задержки передачи и шумы, вызванные как тепловыми токами, так и наводками,

а также электромагнитные и дифферен- циальные помехи.

RS-485

Рис. 1. Структурная схема устройства сопряжения с корректором: УПС - устройство преобразования сигнала интерфейса RS-232 в логический сигнал; ППУ - приемо-передающее устройство; УГР - устройство гальванической развязки; К - корректор; МЭП - модуль электропитания; L - половина длины линии связи

Пассивные корректоры рассмотрены не будут, так как они восстанавливают фронт до допустимого значения, но уменьшают мощность сигнала, а так же имеет место взаимное влияние амплитудных и фазовых корректоров в связи с чем необходимо использование операционных усилителей.

Рассмотрим корректоры, использующие операционные усилители с обратной связью по току.

Существует класс операционных усилителей с токовой обратной связью, обладающих низким входным сопротивлением. Глубина обратной связи таких усилителей и их полоса пропускания практически не зависят от величины и характера импедансов на входе, в том числе и от цепи коррекции.

Для достижения более значительного эффекта снижения входного сопротивления усилителя можно использовать виртуальное низкое входное сопротивление за счет введения в схему вспомо-

гательного усилителя охваченного местной отрицательной обратной связью. Это обеспечивает устойчивую работу схемы и отсутствие генерации. Этот усилитель работает с сигналами малого уровня, т.е. может быть маломощным широкополосным усилителем.

Однако, если учесть, что передаваемая по линии связи информация является логической и имеет достаточно широкое допустимое поле разброса параметров импульсов, то можно прийти к выводу, что применение стандартных операционных усилителей, обладающих весьма совершенными точностными параметрами, в частности, достаточно большим внутренним усилением, совсем не обязательно, тем более, что их использование связано с проблемой устойчивости.

Альтернативой всему этому мог бы стать упрощённый операционный усилитель, обладающий внутренним коэффициентом всего в несколько десятков, а

Рис. 2. Схема подключения микросборки корректора к линии связи канала

потому высокую устойчивость к самовозбуждению, имеющий широкую частотную полосу и не требующий собственных цепей коррекции.

При уменьшении усиления стандартных широко распространённых операционных усилителей с высоким собственным входным сопротивлением имеет место снижение частотной полосы этих операционный усилителей. Поэтому был спроектирован операционный усилитель в виде микросборки. Схема включения корректоров этого типа на основе предлагаемой микросборки представлена на рис. 2. Мощность потребления микросборки не превышает 0,1 Вт.

На рис. 3 приведены расчетные эпюры по результатам моделирования. Как видно, получены приемлемые результаты по восстановлению битового сигнала.

Важным для разработки устройства сопряжения является детальное знание особенностей сигналов сопрягаемых интерфейсов, соглашений об обмене информацией по интерфейсам, правил электрического и временного согласования, а так же при разработке устройств сопряжения интерфейсов необходимо помнить об активных развязывающих звеньях.

Эффективная передача данных при длине линии связи (30.. .100) м в среде

Рис. 3. Эпюры напряжения: на выходе линии связи иаЬ, форма сигнала после корректора

интерфейса RS-485 при большой бито- схема упрощенного операционного уси-

вой скорости в десятки мегагерц невоз- лителя. Результаты теоретических выво-

можна без применения активных развя- дов подтверждены испытаниями схемы

зывающих звеньев. По результатам про- в компьютерной среде. ВГСга

веденных исследований разработана

і— Коротко об авторах

Миронов В.Б., Костиков В.Г. —

Московский государственный горный университет, Moscow State Mining University, Russia, ud@msmu.ru

----------------------------------- ДИССЕРТАЦИИ

ТЕКУЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ О ЗАЩИТАХ ДИССЕРТАЦИЙ ПО ГОРНОМУ ДЕЛУ И СМЕЖНЫМ ВОПРОСАМ

Автор Название работы Специальность Ученая степень

ВСЕРОССИЙСКИЙ НЕФТЯНОЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ГЕОЛОГОРАЗВЕДОЧНЫЙ ИНСТИТУТ

КАЛИСТ Людмила Владимировна Экономическая оценка углеводородной сырьевой базы акваторий морей России 08.00.05 к.э.н.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.