Днём я работаю системным администратором, а в свободное от работы время как вы могли заметить я иногда занимаюсь постройкой своей домашней лаборатории. И зачастую у меня возникает необходимость сохранять большие объемы данных куда-либо. А в свете того что в последнее время производятся массовые блокировки зарубежных интернет ресурсов, и дальнейшая судьба глобального интернета в России мне не совсем ясна, то также порой возникает желание сделать резервную копию некоторых крупных интернет-ресурсов.
Всё это требует больших и очень больших объемов накопителей. Жесткие диски могли бы решить эту проблему в краткосрочной перспективе, но по стоимости на ТБ данных они некомфортны.
Поэтому я решил построить в своей домашней лаборатории маленькую ленточную библиотеку, которая призвана решить проблемы дешевого и длительного хранения больших и очень больших объемов данных.
И сегодня мы с вами рассмотрим такой носитель информации как магнитная лента.
Выдалась свободная минутка, осваиваю новый для меня вид ОУ, полностью дифференциальный ОУ. Пока только в симуляторе, попозже надеюсь потыкать в него паяльником. Интересная штука! Весьма может быть перспективным в делах генерации ЛИН.
Прошло ровно 27 тысяч часов с того момента как я поставил на отжиг модуль опорных напряжений Micron Quad ADR1399K. Все эти 3 года он работал без выключения.
Сейчас модуль был снят с отжига, прошел приемочные испытания и был признан годным к эксплуатации.
За все это время дрейф синтезируемых им напряжений составил приблизительно:
По линии +7B: 7.06277-7.06274=Δ30мкВ (Δ-4ppm)
По линии -7B: 7.06227-7,06232=Δ50мкВ (Δ+7ppm)
По линии +5B: 5.04459-5.04453=Δ60мкВ (Δ-12ppm)
Дрейф по опорной линии +7B соответствует типовой спецификации одиночного ADR1399KEZ.
Более того, я-бы сказал, что результаты превзошли все даже самые смелые ожидания. Снимая модуль с 3х летнего прожига я опасался что он банально въебал, но нет, он работает и отлично!
Можно сказать, что модуль ИОН совершил прыжок во времени, потратив намного меньше культовых “1.21 гигаватта“, а именно всего-то около 40кВт*ч.
Пойду спиртиком его протру и можно ставить в изделие.
Крейзи-концепт счетверенного модуля признан успешным, напомню кто забыл, у него под капотом хайтех от Linear, Ti и AD: ADR1399KEZ в качестве ИОН, LT5400 для инверсии и масштабирования напряжений и ОУ OPA2202.
Полистал Хоровица-Хилла…. Некоторое время обдумал проблемы с самовозбудом силовой части, и даже прогнал ряд симуляций:
Которые кстати сказать – абсолютно не показали проблем с возможным самовозбудом
Так вот, проведя мозговой штурм, решение было найдено. Частично пришел на помощь аппнот Техаса SBOA326. В котором предлагается внедрить в схему обратной связи дополнительный резистор, у техаса он обозначается как “R3”.
Так вот, проанализировав всё это оказалось, что конденсатор компенсации в цепи обратной связи C58 не заработал как должно, по тому, что он попросту не способен оказать на инвертирующий вход ОУ сколь либо должного влияния для стабилизации цепи, так как ток протекающий через него от выхода ОУ практически не способен “победить” мощный Дарлингтон, такой как BDX53B. Ввод в схему дополнительного резистора, немного развязывает компенсационную емкость C58 от силового каскада, и она уже может эффективно погасить самовозбуд.
На прошедших выходных, как это принято сегодня говорить, у проекта 3D-OCXO случился отрицательный рост Другими словами, все попытки его запуска завершились полным провалом и полной забраковой всего дизайна.
Первая проблема возникла в ожидаемом месте, но с неочевидными путями её решения.
Ранее не проверенный мною в железе концепт прецизионного мощного питальника называемый мною “а-ля 49-ка”, название которого очевидно исходит из того места где я впервые увидел подобное решение, это из вольтметра В7-49.
Так вот, оно не стартануло… данный узел неплохо так загенерил на частоте в пару сотен килогерц. Классические методы увеличения емкостной связи между инвертирующим входом и выходом ОУ (емкость С58) Не дали достаточно хорошего результата, и при практически любой емкости в разумных приделах, цепь продолжала проявлять признаки самовозбуда. Методом “научного втыка”, решение нашлось, хоть и совсем для меня не очевидное, это зашунтировать базу пары Дарлингтона на землю через емкость 4…10 мкФ. Это решение очевидно сделает жизнь ОУ не лёгкой, поскольку они не любят работать на емкостную нагрузку, но тем не менее, при шунтировании электролитическим конденсатором малой емкости, с относительно высоким ESR это сработало. Самовозбуд более не фиксируется, да и каких-то проблем при регулировании, в том числе и при резкой подаче питания не было найдено.
Даже мелкий глич, в правой половине графика, связанный с резким скачком тока нагрузки, не плохо так отрабатывает, без выбросов.
Вообще говоря, надо почитать Хоровица-Хилла, в этом месте, так как причины именно такого решения проблемы для меня пока не очевидны.
Один из генераторов вЪебал при пайке на плату… Какраз тот, в котором я восстанавливал контакт сожранный флюсом. Какраз он снова и перестал контачить. Надо его еще разок перебрать, и получше восстановить эту цепь.
Из не очевидного… Обе LTC6957IMS-3 преподнесли сюрпризы.
Обе они мощно так загенерили, около часоты среза собственного фильтра, около 130МГц. Убрать данный самовозбуд никакими методами не удалось. Пока я долбался с ними где-то наверное сутки, меня все это время преследовало жесткое такое ощущение дежа-вю… Поиск по своему-же собственному блогу показал, что не даром! Как выяснилось, ранее я уже пробовал их применять, примерно с тем-же не-успехом. ЧОООрт!!! Я просто про это забыл! По-видимому им для нормальной работы нужна еще более лучшая изоляция входа от выхода, чтобы избежать самовозбуда, на частоте близкой к полосе пропускания фильтра. Решить это без полного редизайна платы нельзя.
На этом моменте я сказал себе “СТОП!!!!” И принял волевое решение о полной замене концепта, и полной переделки проблемных мест проекта.
Итог: Проект пойдет полностью на редизайн!
Но я оцениваю это исключительно как “отрицательный рост”, так как на ошибках учатся… обычно…. если не считать момент с тем что я забыл о “LTC6957IMS-3”
По-крайней мере, некоторые вещи я на этом прототипе откатал, что позитивный скиллс, и вероятно смогу начать на нем писать ПО, не дожидаясь новой платы.
Уже много лет подряд я топлю за превосходство сквозного проектирования в любительских поделках, но раз за разом…. раз за разом вижу как народ его избегает.
Сегодня по утру Миша(мой любимый херой) выкатил этот шедевр.
И все бы ничего, но он продемонстрировал с помощью фото и графиков работоспособность этой схемы. И такой случай с форумчанами далеко не единичен.
А подвох кроется в том, что такой схеме суждено быть взорваной при ее первом включении, так как 12-ти вольтовый стабилитрон VD1 жестко сажает 15-ти вольтовую линию на землю и все весело выгорает.
И этот пост не про конкретную ошибку конкретного инженера, нет, про нее Мише уже знакомый передал мои опасения и он ее неприменно поправит на схеме. Нет, речь про то, что при применении методов сквозного проектирования схема неизбежно синхронизируется с платой, и если там есть косяки, они будут пронизывать весь проект. И будут найдены так или иначе при тестировании и отладке.
Именно для этого тестирование и нужно, обнаружить максимум косяков.
В стародавние времена проектов дозиметров серий Гамма и Микрон-1(2), я и сам рисовал схему в отдельности от платы, более того просил друга вместе со мной проверить соответствие платы со схемой. Это занимало кучу времени!!!! Огромную кучу!!! И это при том, что в сущности, схемотехнически это были не сложные проекты.
Сегодня же мне приходится рисовать проекты куда более схемотехнически сложные, у которых проверить вручную связь платы и схемы очень не просто. Установить жесткую связанность схемы с платой, это важнейший аспект для них, который сокращает перечень допускаемых чисто человеческих ошибок.
Благо сегодня есть множество пакетов сквозного проектирования, таких как Altium Designer(мой самый любимый) и KiCad(не очень любимый, но популярный). При использовании их для сугубо некоммерческой хоббийной деятельности, это идеальные инструменты. Они позволяют мне в одно лицо проводить проектирование всего устройства от идеи до физической реализации, при том перенося все правки и изменения сразу по всему проекту.
Но конечно да, я не по наслышке знаю, что пакеты сквозного проектирования даются народу не легко! Как-то пытался друга приучить к Альтиуму, но тот так на него и не пересел… слишком много крутилочек и фенечек, по сравнению с такими простыми рисовалками как Sprint-Layout. Но тем не менее, я расцениваю это как шаг вперед в саморазвитии, чего и Вам читатели желаю. Все-таки 24й год на дворе, и свое хобби надо стараться держать в современных трендах!
Человеческие ошибки никто не отменял, но если их можно постараться минимизировать, их надо минимизировать. А с ростом проекта неизбежно количество ошибок растет. По-крайней мере, такие подходы как сквозное проектирование позволяет перестать задумываться о соответствии платы со схемой. Собственно и плату когда рисуешь, часто не все в голове удержишь… А если проект единый со схемой, среда проектирования обязательно подскажет чо ты забыл трасернуть… Очень удобно.
За прошедшие пару недель дотестил все генераторы ГК89 и отобрал пару самых лучших. Все были выдержаны перед замерами ровно по 6 дней каждый, а замер производился по 16ч+.
Эксперимент отчетливо показывает, что они очень разные, каждый со своей скоростью дрейфа и со своим шумом. Из не очевидного, самые шумные (красный и голубой) оказались с самым низким дрейфом, менее 0.001 Гц в сутки. Совпадение? возможно! В любом случае, я сделал для себя вывод, что оценивать их надо сразу и по параметрам шумов и по дрейфу.
Представление того-же графика за вычетом линейного дрейфа более наглядно позволяет сравнить их шумы.
Уже тут наглядно видно, что зеленый и синий генераторы наиболее тихие. А расчёт девиации Аллана это еще более отчетливо демонстрирует.
Причем превосходство этих двух генераторов отчетливо прослеживается во всем диапазоне Тау от 1.2сек до тысяч секунд. Они-то и пошли в работу, и были установлены в прототип генератора 3D-OCXO.
За эти две недели Резонит изготовил няшную плату и трафареты.
И все прошедшие выходные я самоотверженно ее паял в печке-гриль.
К вечеру воскресенья она обрела вид близкий к завершенному.
Правда выяснилось, что я где-то успешно проебал пакет с микросхемами FRAM FM25V05, и пришлось заказать их заново, правда на этот раз выбор пал на более емкие FM25V20A дабы хранить в них больше исторических данных о работе генераторов.
На следующих выходных наверное буду пробовать запускать.
ЧипДип сегодня порадовал, прислал в подарок для проекта генератора, 198 теплопроводящих керамических подложек под корпус ТО-220 из самого крутого материала что существует, из Нитрида-алюминия.
Ну вот как всегда, с чем нибудь да налажаешь… Всего в голове не удержишь… Хотел правильно земли ИОН развести, а на фоне заморочек с импедансами дорожек чо-то про них и вовсе забыл….
Получилось что весь ИОН, и делитель и стабилитрон висит на одной вот этой дорожке, и стабильность напряжения прямо пропорциональна протекающему через нее току около 4.5мА и ее сопротивлению.
По хорошему, это должно было выглядеть так:
Где все, и сильно-токовые земли и мало-токовые объединяются в одной точке, разделяя токи на составляющие, и потенциал земли максимально выравнивается до одного напряжения в одной точке, максимально разделяя токи друг от друга и убирая влияние паразитных сопротивлений.
Если-бы я строил ИОН, это конечно был-бы эпичный фейл… К счастью я его сделал уже более года назад, и голова о нем уже не болит Для данной конструкции этот косяк не критичен. Ошибку напряжения которую добавит этот косяк, особенно учитывая что все токи протекающие через эту дорожку стабилизированы… её генераторы просто не заметят. У этих генераторов есть куда бОООльшие “встроенные” в них проблемы с опорным напряжением, по этому, да пофиг… и так отлично будет работать. Потому как соединять земли “паровозиком” тоже в принципе допустимо, что подтверждают и некоторые аппноты и расчёты Texas Instruments. Особенно учитывая лоу-кост ЦАП применённый в конструкции, как таковой не имеет потенциальных выводов отвечающих за землю.
А может допущенная ошибка на пользу пойдет… так как через эту звезду течет пол ампера тока от земли питальника с противоположного слоя к генераторам на этом слое, и при подключении земель ИОН звездой в одной точке, вполне таки могут быть сюрпризы с сопротивлением самой этой звезды. Потому как ТОК НЕ ТЕЧЕТ ПО ПУТИ НАИМЕНЬШЕГО СОПРОТИВЛЕНИЯ, он такая падла, течет по всем возможным путям, порой по самым неочевидным для школьного курса физики…. просто распределяется неравномерно. И его стоит рассматривать как поле с неравномерным распределением, а не как нечто наделенное магией, всегда каким-то образом выбирающим строго маршрут с наименьшим сопротивлением. И микроомы сопротивления звезды на таких больших токах могут принести тоже сюрпризы…
Но думать про всё это уже удел ебанутых пыльным мешком вольтнутов…. Фи такими быть!
Ну теперь в любом случае, поздно пить боржоми, оставляю как есть… ибо плата уже изготавливается.
Кстати… применение ADR1399KEZ, как многие думаю уже догадались, связано не с реальной нуждой оного стабилитрона в этой конструкции, а просто с тем, что их некуда девать и нужно расходовать… Так вообще можно было-бы и попроще опорник поставить, но на него тогда-бы пришлось тратить деньги. А 1399-ми KEZ-ами пол шкафа забито…
Весьма может быть перспективным в делах генерации ЛИН.
