Zaloguj się
Wszystkie
15 lipca 2024
19
Swoją przygodę z elektroniką zaczynałem, jak być może wielu Czytelników „Elektroniki Praktycznej”, od lutowania zestawów do samodzielnego montażu. Z czasem coraz bardziej zagłębiałem się w opis działania danego układu zwłaszcza, kiedy coś nie działało jak należy lub – co gorsza – zaczynał dymić, syczeć i skwierczeć. Jako małolat dotarłem wówczas do ściany i stwierdziłem, że ja tych tranzystorów to nie rozumiem, muszę najpierw poznać ich przodków. I tak zaczęły się moje przygody z elektroniką lampową, które trwają do dziś. Nawiasem mówiąc zrozumienie zasady działania tranzystora i wielu układów na nim bazujących faktycznie stało się dla mnie prostsze właśnie dzięki lampom.
Współcześnie nie uczy się o lampach elektronowych w technikach czy na uczelniach wyższych, co najwyżej bywają gdzieś wspomniane jako lekko zabawny relikt przeszłości, pokazujący ówczesne zacofanie na tle dzisiejszych możliwości. Moim zdaniem takie podejście jest krzywdzące, ponieważ takimi właśnie możliwościami technicznymi dysponowała wówczas ludzkość, a niektóre układy korzystające z minimalnej liczby elementów aktywnych do dziś mogą budzić szacunek. Niemniej jednak lampy są dziś traktowane często zupełnie po macoszemu.
Z kolei elektronika analogowa (oczywiście półprzewodnikowa) jest przez wielu inżynierów postrzegana jako coś mrocznego, tajemniczego, nie do końca wyjaśnionego. Po części się z tym zgadzam, bowiem wiele układów działa (lub nie) za sprawą bardzo subtelnych i trudnych do uchwycenia parametrów, takich jak indukcyjność doprowadzeń, pojemności między nóżkami czy szum nadmiarowy. Również prowadzenie masy w układach analogowych jest często tłumaczone w sposób enigmatyczny, zawierający mnóstwo dogmatów i niedopowiedzeń. A dlaczego?
Układy cyfrowe, w zdecydowanej większości, są odporne na wpływ sposobu poprowadzenia masy. Obowiązujący standard, czyli płaszczyzna miedzi (możliwie jednorodna), do której prowadzą liczne przelotki, załatwia sprawę nawet w przypadku sygnałów gigahercowych. Ryzyko wzbudzenia jest niemal zerowe, zrealizowana jest również w ten sposób droga powrotna prądów płynących w ścieżkach sygnałowych. Trudniejszym zagadnieniem staje się wówczas rozprowadzenie zasilania i elementów je filtrujących, ale nie to jest tematem niniejszego artykułu. Przeniesienie tych reguł 1:1 na grunt układów analogowych w znacznej liczbie przypadków kończy się porażką bądź wydaniem zaleceń w stylu: proszę nie dotykać masy układu podczas pracy, bo się czasem wzbudza…
Moim zdaniem nic nie uczy prowadzenia masy tak dobrze, jak właśnie układy lampowe. Ich olbrzymia (w większości wypadków) impedancja wejściowa oraz relatywnie wysoka impedancja obciążenia dają idealne warunki do tego, by wszelkiej maści pętle masy pokazały, jakiego zamieszania potrafią narobić w pozornie niewinnym układzie. Aby ich uniknąć, tak zwana stara szkoła prezentuje dwa sposoby prowadzenia masy: szynę i gwiazdę. Nie wiem, który z nich jest bardziej nieżyciowy i niepraktyczny, ale – patrząc na nie wprost – można tak rozpatrywać obydwa rozwiązania.
Topologia gwiazdy zakłada sprowadzenie wszystkich punktów, które powinny mieć potencjał masy, do jednego miejsca. Tym miejscem zazwyczaj jest ostatni kondensator filtrujący zasilacza lub inny węzeł charakteryzujący się możliwie niską impedancją. W praktyce nie jest to wcale takie proste. Po pierwsze plątanina połączeń byłaby niesamowita, bowiem każdy punkt należałoby poprowadzić do węzła zbiorczego oddzielnym połączeniem. Istny dramat!
Po drugie, droga powrotna prądu między podzespołami, które są ze sobą blisko związane, wydłużyłaby się i to całkowicie niepotrzebnie. Topologia gwiazdy zawsze gwarantuje jednak, że nigdzie nie powstanie pętla masy – dowolnie wybrana para punktów mających potencjał zerowy łączy się bowiem między sobą tylko przez węzeł zbiorczy.
Innym podejściem jest topologia szyny, która zakłada poprowadzenie połączenia o możliwie małej impedancji (czytaj: grubego i/lub szerokiego) między wszystkimi elementami. Taki układ również jest trudny w praktycznej realizacji, bowiem doprowadzenie szerokiej ścieżki masy do każdego punkciku w gęsto zabudowanym układzie montowanym powierzchniowo to zadanie co najmniej niełatwe, a na pewno frustrujące. Jednak warto zauważyć, iż szyna masy powinna być prowadzona między podzespołami o malejącym prądzie tętnień wprowadzanych do potencjału odniesienia, w miarę oddalania się od węzła początkowego. Oznacza to, że podzespoły generujące największe tętnienia powinny być podłączone blisko zasilacza, a te wrażliwsze – dalej. W ten sposób tętnienia potencjału masy, które są generowane przez toporne obwody nie mają wpływu na te bardziej subtelne, jak czułe przedwzmacniacze.
NAPISZ DO AUTORA
Facebook
Twitter
Linkedin
Kup teraz
