Bohumil Brtník Bücher

Tato kniha je určena všem zájemcům o programování mikrokontrolérů řady Atmel AVR XMEGA A4. Důraz je kladen na typ ATxmega16A4. V textu jsou interpretovány a formou příkladů předvedeny nejpodstatnější periferie. Knihu pak lze použít pro seznámení s mikrokontroléry XMEGA a budování složitějších aplikací. Předpokládá se, že čtenář má znalosti programovacího jazyka C a orientujete se v základních pojmech mikroprocesorové techniky.

Příručka obsahuje celkem 123 vyřešených příkladů, zahrnujících základní problematiku elektrických obvodů, které jsou rozděleny do dvanácti kapitol.

V pěti kapitolách je popsána základní problematika měřicích přístrojů a základních metod měření s nimi. Je též poukázáno i na chyby měření a na jejich odstranění. Nejprve jsou uvedeny ve dvou kapitolách základní elektromechanické měřicí soustavy: magnetoelektrická a elektrodynamická a je popsáno jejich využití pro měření odporů, kapacit, indukčností vlastních i vzájemných a výkonu. Kromě metod výchylkových jsou popsány i metody můstkové včetně transformátorových poloautomatických můstků a základní metody rezonanční. Vycházejíce z nedostatků elektromechanických přístrojů jsou ve třetí kapitole popsány principy měřicích zesilovačů, umožňujících konstrukci elektronických měřicích přístrojů, především střídavých voltmetrů. Dále je popsán princip analogových osciloskopů a měření s nimi. Další kapitola je zaměřena na číslicové měřicí přístroje. Nejprve je popsán princip čítače, z něho vychází převodník s dvojí integrací který v integrované formě představuje jádro většiny číslicových multimetrů. Dále je uveden princip funkce číslicového osciloskopu, rozebrána fáze sběru dat a zobrazení dat, fáze přepočtu dat je ilustrována výpočtem mezivrcholové hodnoty a spektra signálu, což umožní číslicové měření spektra. Na závěr je uveden princip činnosti číslicových měřičů kapacity a indukčnosti. Naznačeny jsou i principy měření výkonu a práce. Na závěr jsou uvedeny další užívané analogově číslicové převodníky a převodníky neelektrických veličin. Konečně je ukázáno i místo signálových procesorů v měřicích přístrojích, jimiž se naměřené hodnoty po převodu do číslicového tvaru zpracovávají.

ojednává o číslicových generátorech a číslicových filtrech od jejich teoretických principů přes návrh až po praktickou realizaci. První kapitola je úvodem do číslicového zpracování signálů. Druhá kapitola je zaměřena na teoretické aspekty realizace číslicově řízených generátorů. Třetí kapitola se věnuje stručnému popisu mikrokontroléru ATmega644, který je použit při implementaci jednotlivých úloh. Čtvrtá kapitola popisuje konstrukci vývojového kitu COM644KIT, který umožňuje souběžné programování mikrokontroléru ATmega644 a vývoj aplikací. Pátá kapitola popisuje konstrukci přípravku EDAC, což je modul obsahující levný 2kanálový D/A převodník typu TLC7528CN s rozlišením 8 bitů. Šestá kapitola předvádí praktickou realizaci jednoduchého generátoru signálu. Nejdříve jsou vysvětleny použité instrukce a následně je předvedena tvorba programu. Sedmá kapitola se věnuje popisu přípravku PANEL, což je modul s řídicí jednotkou a LCD. Tento modul je dále použit pro přelaďování generátoru. Osmá kapitola ukazuje realizaci laditelného generátoru signálu pracujícího na principu decimace vzorků. V deváté kapitole jsou popsány principy činnosti, funkce a základní vlastnosti číslicových filtrů typu FIR a IIR pro dolní i horní propust. Desátá kapitola obsahuje řešené příklady návrhu číslicových filtrů základními metodami s podrobným komentářem postupu návrhu filtru FIR metodou okna a filtru IIR metodou analogového prototypu s využitím bilineární transformace a impulsní invariance. Je zmíněn vliv odchylek kmitočtových charakteristik důsledkem konečného počtu cifer, což si vynucuje tuto charakteristiku u realizovaného filtru ověřit měřením. Jedenáctá kapitola uvádí konstrukci přípravku EADC, což je přizpůsobovací modul pro připojení vstupního signálu na vstupy A/D převodníku zabudovaného do mikrokontroléru ATmega644. Provedení je dvoukanálové. Dvanáctá kapitola vysvětluje realizaci vzorkování pomocí časovače 0 a prakticky ji předvádí na tzv. transparentním režimu, kdy je vstupní signál převeden A/D převodníkem na číslo a následně D/A převodníkem převeden zpět na výstupní signál. Vzorkování je prováděno kmitočtem 3,5 kHz. Třináctá kapitola shrnuje předchozí teoretické a praktické poznatky do realizace tří číslicových filtrů typu dolní propust. Jedná se o použití metody impulsní invariance, metody analogového prototypu s bilineární transformací a realizaci FIR filtru. Ve čtrnácté kapitole je stručně popsán princip výpočtu kmitočtové charakteristiky číslicového filtru při jeho simulaci počítačem a v patnácté kapitole je uveden konkrétní postup při simulaci filtru FIR programem MicroCap 10. Schéma zapojení pro měření a postup při zpracování naměřených hodnot užitím programu Microsoft Excel jsou popsány v kapitole poslední. Tato monografie vznikla především pro podporu výuky oboru Počítačové systémy na Vysoké škole polytechnické v Jihlavě. Je určena rovněž všem zájemcům o číslicové zpracování signálů z řad odborné veřejnosti. Kniha vychází v malém nákladu. obsah knihy Úvod do číslicového zpracování signálů Číslicové generátory Stručný popis mikrokontroléru ATmega644 Vývojový kit COM644KIT Přípravek EDAC – levný D/A převodník Jednoduchý generátor signálu Přípravek PANEL - řídicí panel Laditelný generátor signálu Filtrace signálů Realizace číslicových filtrů Přípravek EADC - levný A/D převodník Použití zabudovaného A/D převodníku Praktická realizace filtrů typu dolní propust Úvod do simulace diskrétně pracujících obvodů Kmitočtová analýza diskrétních obvodů programem MicroCap10 Ověření vypočtených charakteristik měřením obsah CD, které posílá na vyžádání autor COM644KIT Aplikace Datasheet Software Spoje

Analýza elektrických obvodů je nezbytná nejen pro výpočet obvodových veličin, ale další její funkcí je také porozumění jejich principům. Analýza počítačovým programem přitom nepochybně představuje nejvýkonnější nástroj a to i pro syntézu obvodů a jejich optimalizaci, avšak pro vytvoření jasné představy je pak nezbytné řešení ruční, neboť platí zásada: co neprojde smysly, to není v mysli. Přitom však maticový počet je sám o sobě značně abstraktní, avšak grafové metody analýzy umožňují názornější vytvoření představy o obvodu. Ovšem co se týče výkonnosti pak analýze počítačem nemohou konkurovat v žádném případě. Pro řešení obvodů se spínanými obvody, ať spínanými kapacitory anebo spínanými proudy existuje řada různých metod, z nichž mnohé jsou založeny na popisu obvodu rovnicemi v maticovém tvaru. V knize jsou popsány dvě metody, využívající pro řešení obvodů se spínanými kapacitory a proudy na rozdíl od dosud v literatuře uváděných řešení výlučně grafových konstrukcí, založených na tzv. transformačních grafech a na dvojgrafech, a to jedna pro řešení metodou uzlových nábojových rovnic a druhá metodou uzlových napětí.

V textu jsou popsány základní algoritmy použité pro simulaci lineárních i nelineárních obvodů. Vychází se z publikací uvedených v seznamu literatury. Výpisy částí programů jsou v souladu se zažitou praxí uvedenou v použité literatuře v původním programovacím jazyku, ve kterém byly napsány. Užití algoritmů je prakticky ukázáno najednoduchých volně stažitelných programech. Nebylo tedy účelem podat příručku k jejich ovládání. Numerický algoritmus, program FRECHA Symbolický algoritmus, program COCO Semisymbolický algoritmus Užití programu SNAP pro řešení obvodů Užití programu MicroCap 9 a PSpice pro řešení obvodů Analýza diskrétních obvodů programem MicoCap9 Analýza spínaných obvodů

Kniha je určena všem čtenářům, kteří se zabývají elektronickými prvky tedy elektronickými součástkami. Kromě popisu klíčových součástek nechybí ani doplnění fyzikálních základů, které umožní lépe pochopit jejich princip a také příklady praktického použití.

V devíti kapitolách je pojednáno o základních kombinačních a sekvenčních obvodech jakož i o základech programovatelných logických polí. V první kapitole jsou uvedeny základní logické funkce, jsou ukázány způsoby vyjadřování a zjednodušování logických funkcí. Druhá kapitola pojednává o technologiích, jimiž se realizují základní kombinační obvody. Ve třetí kapitole jsou uvedeny základní sekvenční obvody tj. klopné obvody s jejich popisem a odvozením jejich rovnic, posuvné registry a čítače. Zmíněna je základní problematika hazardů. Čtvrtá kapitola pojednává o pamětech. Jsou uvedeny principy pamětí ROM i RAM statických i dynamických, jakož i paměti elektricky mazatelné. Je ukázán princip pamětí sériových. Pátá kapitola pojednává o programovatelných obvodech zejména typu GAL. Po struktuře obvodu GAL jsou uvedeny základní možnosti jejich programování, které jsou ilustrovány řešeným příkladem. Jsou uvedeny i principy dalších typů, a to obvodů CPLD a FPGA. V další kapitole jsou uvedeny další technologie číslicových obvodů a přehled jejich základních vlastností. V závěrečných třech kapitolách je podán úvod do obecné syntézy číslicových obvodů a uveden Mealyho a Moorův automat, stručně jsou naznačeny základy jazyka VHDL a je pojednáno o přizpůsobování úrovní logických obvodů základních technologií k pro ně nestandardním napětím. V dodatcích je pak uveden přehled základních číselných soustav a ukázán princip jejich vzájemného převodu.

Publikace prezentuje některé poznatky z obsáhlé oblasti analogových soustav, které v poslední době prodělávají rozvoj. Z toho důvodu ani nemůže podat úplný přehled a není ani přesným návodem k použití. Text je rozdělen do tří celků. V prvním jsou vysvětleny základní vlastnosti obvodů v proudovém módu a řešení jednoduchých obvodů s nimi. Druhá část je úvodem do problematiky elektrických filtrů, jsou uvedeny principy jak LC, aktivních RC (ARC) a číslicových filtrů, tak filtrů se spínanými kapacitory a proudy. Třetí část pak pojednává o některých aplikacích smyčky fázového závěsu. Protože pro pochopení činnosti obvodu jsou vhodné heuristické metody analýzy, vycházející z Ohmova a obou Kirchhoffových zákonů (neboť z nich plyne princip činnosti) zatímco pro analýzu složitějších obvodů jsou vhodné metody algoritmické (které vedou k cíli mnohem snadněji, nežli aplikace základních zákonů, poskytujících soustavu rovnic v takovýchto případech nepřehlednou), jsou vždy u složitějších obvodů (s proudovými konvejory a transimpedančními operačními zesilovači, se spínanými proudy a spínanými kapacitory) nejprve vysvětleny elementární části heuristicky (tedy užitím Ohmova a Kirchhoffových zákonů), jimiž je odvozen maticový zápis s tím, že obvody složitější se řeší již algoritmicky těmito maticemi. V části pojednávající o filtrech jsou kromě obecných principů uvedeny i základní metody návrhu filtrů LC, ARC, SC, SI a číslicových filtrů, některé jsou demonstrovány vyřešenými příklady.

Nejprve je uvedena problematika Fourierových řad jako nástroje pro řešení obvodů v neharmonickém ustáleném stavu, které slouží jako základ Fourierovy transformace, z níž vychází Laplaceova transformace umožňující řešení přechodných dějů bez použití diferenciálního počtu. V rámci elektrických filtrů jsou kromě principů analogových pasivních a aktivních filtrů a jejich syntézy naznačeny i principy filtrů diskrétních a to číslicových filtrů a filtrů se spínanými kapacitory. Základní poznatky o obvodech s rozprostřenými parametry uvádí kapitola Homogenní vedení, jejíž důležitost je dána použitím vedení pro budování počítačových sítí. Všechny prvky jsou ve své podstatě nelineární, proto je na závěr pojednáno o nelineárních obvodech a metodách jejich řešení.