Защо разработчиците огъват песни
Поздрави, скъпи приятелю, вие, като всеки начинаещ радиолюбител, вероятно сте задали този въпрос. Защо всички тези бримки, къдрици, зигзаги върху печатни платки на електронни устройства? Когато беше възможно да се начертае път от точка "А" до точка "Б" много по-кратък. Защо дизайнерите-инженери ги огъват? В крайна сметка изглежда, че те само усложняват работата си или не?
Все пак защо да ги огъвате?
Знаеш ли, млад падаван, че скоростта на електрическия сигнал (при идеални условия) е равна на скоростта на светлината? Изглежда, че няма нищо по-бързо в момента (учените все още не са открили обекти или елементарни частици, които могат да се движат над тази скорост)
Представете си тази скорост! Само за една секунда един електрически сигнал изминава разстояние от 299 792 458 метра! И е като почти до луната o_0, по какъв начин.
Добре, добре, но какво общо имат тогава нашите, masinkie, мънички медни (и не само) пътечки върху текстолитите (пак и не само) с това? питате вие и това ще бъде дяволски правилен и страхотен въпрос!
Хайде, млад падаван, погледни снимката по-долу, показва нивата на шината за пренос на данни, можете да намерите такава шина на микроконтролери, програмисти, Arduinos и подобни шалове, нарича се SPI шина:
На снимката периодът на един цикъл на часовниковия сигнал е обозначен с буквата T. Нека разкрием вашия, хм, калкулатор и да изчислим колко дълъг ще бъде нашият часовник? Знаем скоростта на шината, която е нейната честота - например 1 мегахерц.
За да направим това, трябва да разделим една стойност на втората, а именно скоростта на електрическия сигнал на скоростта (честотата) на шината. 1 мегахерц е 1 000 000 трептения (прекъсвания, цикли и т.н., споредУикипедия)
S.E.S. / С.Ш. = дължина на пръта
299 792 458 m / 1 000 000 пъти = 299,79 метра.
С такъв дълъг цикъл все още няма от какво да се страхуваме и можем спокойно да направим свои собствени дъски без зигзаг и точни изчисления, но с увеличаване на честотата вече си струва да мислим. Например, нека вземем честота от 2 гигахерца и направим изчисления, за да разберем каква е дължината на нашия цикъл, в този случай ще бъде само 15! сантиметри, тук не можете да бродите.
Тук разделихме дъската и дължината на пистата на часовника се оказа само около 4 сантиметра, а дължината на пистата, по която се движат данните, е 20 сантиметра. И тук е проблемът, о, млад падаван, защото на първата писта (4 см) първата такта свършва, на втората писта (20 см) сигналът все още работи, той е на път.
В този пример в първия бит изпратихме 1. Часовникът е завършил цикъла и вторият бит вече е започнал. В същото време човек все още не е достигнал пистата за данни. Ако данните се разпознаят по нарастващия фронт (т.е. когато часовниковият сигнал преминава от 0 към 1), тогава вторият бит също се оказва = 0, тъй като 1 все още не е достигнал първия бит и в края на пистата 0. Ще видим нашето единство само в третия бит! Ако данните се разпознаят по спадащия фронт на тактовия сигнал, тогава ще видим във втория бит един от първия бит.
И така, какво научихме?: 1 - За да разпознаем данни на нарастващ фронт на часовника, дължината на пистата с данни трябва да е със същата дължина или по-къса с максимум половин тактов цикъл. 2 - За да идентифицираме данни на спадащ фронт на часовника, дължината на пистата с данни трябва да бъде със същата дължина или по-дълга с максимум половин цикъл на тактовия сигнал.
Толерансът на половин период се приема условно, тъй като все още трябва да вземе предвид скоростта на приемащата микросхема. т.е.толерантността всъщност е по-малка.
Толеранс (висок или нисък) = 299792458 / (2 * Clock_Frequency) - 299792458 / receiver_port_switching_speed.
Ако пистата е разположена между два непрекъснати проводими слоя, тогава полученият толеранс трябва да бъде намален наполовина (за текстолит).
Понякога спецификациите изрично посочват толеранс за разликата в дължината на релсите.
Надявам се, млади Падаван, да ви е било интересно и ще го запомните и вашите DIY устройства ще работят успешно и правилно по-често.