Info Guide #05 30 апреля 2004

Железо

Ликбез - Что такое плюс и минус напряжения.

       Что такое плюс?
   Эта министатейка родилась при написании
статьи  про  защиту ВГ-шки и могла быть её 
частью,но учитывая,как я раздул ту статью, 
решил вынести эту тематику отдельно.Статья 
 написана "на всякий случай". 
   Может,кто чего недопонимает,или путает,
хоть будет из чего исходить... 
 

     Плюсы и минусы 27 вольт.

   Что такое плюс и минус напряжения - это
всего лишь относительные значения потенци-
алов,которые можно произвольно взять в лю-
бых местах некоторой схемы. Возмем простой
48k Speccy. У  него  питание - только  5В. 
Причём  ПЛЮС 5В... Однако! Смотря  как ме-
рять...Если взять этот самый плюс за осно-
ву,то все напряжения на плате,и напряжения
питания тоже, будут МИНУСАМИ!
 

  ---------- +5 вольт, + питания ---------
  ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░
  ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░
  ░░░ Рабочая зона, напряжения в схеме ░░░
  ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░
  ░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░░
 -- Общий провод, экран, 0 вольт, минус -

   Выше  приведено графическое представле-
ние потенциалов 48го Speccy или любого по-
добного  устройства. Причём  более  низкие
строки означают - мЕньший,и отрицательный,
потенциал  по  отношению к более высоким -
которые  означают  бОльший и положительный
потенциал.
   Рисунок  состоит из 3х частей: верхней,
нижней строки, и зоны между ними.
   Как видно,самым высоким потенциалом об-
ладает плюс питания: +5В. Выше него ничего
нету (в Speccy, а не в его блоке питания),
и  все сигналы компа (и его минус питания,
конечно) лежат ниже и обладают меньшим по-
тенциалом - т.е. будут  отрицательны отно-
сительно плюса.Таким образом,верхняя стро-
чка - абсолютный плюс,самый высокий потен-
циал системы.
   Рабочая  зона компа - зона нулей и еди-
ниц, аналоговых R,G,B сигналов изображения
и  всего остального, что можно померять на
плате.Разумеется, 1цы лежат почти у самого
плюса - выше чем 0и, которые лежат почти в
самом низу.
   В самом низу (последняя строка) находи-
тся минус питания - он же общий, он же эк-
ран у тех,кто не поленился, он же GND (как
принято  на импортных схемах), он же 0В, и
он же минус 5 вольт питания?!?!?! Вас уди-
вили эти знаки? давайте разберемся...
   Если есть плюс,значит,есть минус. Несо-
мненно,тот минус относится к минусу 5В пи-
тания - ТЕМ 5и В, КОТОРЫЕ ЯВЛЯЮТСЯ ПЛЮСОМ!
   Спросите,а как же еще?А возможно иначе!
Ведь всё относительно... И минус тоже...Он
был и будет минусом,как относительно плюса
питания, так и относительно 0В. Конечно,мы
с вами знаем,что 0В и минус питания Speccy
- это одно и тоже, и, само собой, это же и
минус  5В, НО! с оговоркой:  "относительно
плюса  питания". Шибко  грамотные люди, не 
знакомые со Speccy - заметьте - вполне ло-
гично (и  я их  пойму) могут  насчитать не
совсем  то (мягко говоря) напряжение пита-
ния,либо (что ещё хуже) запутаться в осно-
вах  электроники и физики, которые гласят:
напряжение есть разность потенциалов!
   А теперь представим некоего Васю, кото-
рый в своей жизни разве что брелки паял на
микрухах КМОП технологии, и про ТТЛ ничего
не  знает. Глянув на схему Speccy и увидев
надпись +5В  и -5В, он  прикинет ту  самую
разность потенциалов, подсчитав напряжение
питания: Uпитания=+5В-(-5В)=10В! А опустив
глаза и увидев знакомую К561ЛН2 (генератор
FLASH и TAPE интерфейс  на 48ых компах), -
разумеется, пройдет  КОНТРОЛЬ НА ЧЕТНОСТЬ,
поскольку К561ЛН2 собрана по известной ему
КМОП технологии, допускает плавающее пита-
ние - вне  всякого  стандарта, в пределах:
5Ў15 вольт, а разумно  высчитанные 10В как 
раз в эти пределы укладываются!
   К счастью, сжечь Speccy горе-флоМАСТЕРУ
вряд ли удастся.Во-первых,он не найдет по-
тенциал  0В, необходимый  при  двуполярном
питании,либо примет за него всё тот же ми-
нус 5В, и коротнёт источник отрицательного
напряжения,в конце концов,заподозрив нела-
дное, разберётся, что к чему...
   Смысл  в том, что нужно чётко представ-
лять себе эти самые потенциалы,плюсы и ми-
нусы,и быть очень корректным при составле-
нии и описании схем.
   Поскольку  ТТЛ  логика  рассматривается
как  логика  с  положительным питанием +5В
+/- 5% (для К1533 серии +/- 10% ), никаких 
минус  5В  на  схеме  быть  не может. Есть
0В, нулевой потенциал,который является об- 
щим минусом всех ТТЛ-совместимых микросхем
данной  системы (кроме  явно  нестандартно
включенных,которые будут очевидны,если бу-
дут в схеме вообще).
   Если  мы будем расматривать +5В питания
как общий провод, как 0В (т.е. возьмем его
за 0 ), то,разумеется, минус питания будет
являться -5В. И  опять же, вполне логично,
разность потенциалов: 0В-(-5В)=5В - норма-
льное напряжение питания. Это всё очевидно
из графика нарисованного выше. Можно обоз-
начить плюс как 0В, а минус как -5В; можно
обозначить  плюс  как +5В, а минус как 0В;
ЧТО будет неизменным в любом случае? Коне-
чно, РАЗНОСТЬ, разность потециалов,которая
составит 5В напряжения питания - принятого
за стандарт для ТТЛ, ТТЛШ и И¤Л технологий
микросхем, и  таким же  жестким стандартом
является  положительная полярность питания
и сигналов этих микросхемм. Физически один
провод  может  быть 0В, а другой либо +5В,
либо -5В, но стандартно принято  +5В отно-
сительно 0В, и никак иначе!
   Поэтому в своих схемах указывайте поте-
нциал питания и общий провод.
   Общий  провод можно указать как 0В, или
GND, а  можно не указывать вообще, если на 
схеме есть обозначение:
 

                      │
                      │
                   ──┴──

   Оно и будет принято за общий провод.
   Менее корректно указывать знак у общего
провода - просто плюс, или минус, без ука-
зания вольт. Разумеется,знак какой-то есть
(если  устройство  однополярное), но и так
очевиден, поскольку противоположен указан-
ному  потенциалу. Знак опять же обозначает
сам общий провод, что проще,чем писать 0В,
или  GND. Но  знак  не всегда совпадает со
знаком  общего  провода того устройства, к
которому подключается ваша схема.
   Кажется, в  своей схеме кодера я указал
+12В  питания, и минус - как общий провод. 
Это не вполне корректно, но, как правило,у
Speccy  только  два источника: +5В и +12В,
минусы которых соединены  и образуют общий
провод питания - т.е. в любом случае минус
будет общим. Но представим такой случай...
   ПОЛный AMIGник раздобыл себе AMIGA 500.
У этой модели вроде бы черно-белое Video.И
решил собрать себе кодер,чтобы ее разукра-
сить...Но вот беда...Я указал минус,но ка-
кой? вернее,где?Большинство нашло бы общий
провод на Ami, но глазами простого пользо-
вателя - минуса  на  Ami как такового нет!
Есть потенциал -12В, есть GND - общий про-
вод, он  же  0В, но  просто минуса (как на
Speccy) нет!
   К примеру,есть такие микросхемы - самые
быстрые из всех,что выпускались раньше,это
ЭСЛ технология - Эмиттерно-Связанная Логи-
ка (серии К500, вроде).У них отрицательное
питание и отрицательные сигналы.Если нари-
совать схему с такими микрухами,то коррек-
тно  следует указать питающий провод - по-
тенциал как -5.2В (такое,вроде, там напря-
жение),а общий не как +, а как 0В или GND.
Общий провод такого устройства,при подклю-
чении  к  Speccy (не представляю, кому это
может  понадобиться), будет подключаться к
0В. При том,что общий Speccy с его питани- 
ем - это минус,а общий такого ЭСЛ устройс-
тва с его питанием - это плюс.
   В  случае  каких-либо исключений, когда
общий провод данного устройства подключае-
тся к необщему проводу какого либо другого
устройства - это  указывают  на схеме, или
указывают  потенциал используемых входных/
выходных сигналов. К примеру, если ЭСЛ ус-
тройство  собрано  для Speccy, и принимает
его сигналы,которые обозначены как входные
и отрицательные, то ясно, что плюс ЭСЛ ус-
тройства  должен соединяться с +5В Speccy,
т.к. только  относительно  +5В ТТЛ сигналы
Speccy могут быть отрицательными.Опять же,
не представляю такое устройство, но теоре-
тически все возможно.
   Поэтому  следует указывать общий провод
как  GND или 0В, т.е. без  знака, питающее
напряжение  (одно, или  несколько, которые
требуются для данной схемы) со знаком.
   Ну, а  при  наличии  приведенного  выше
обозначения  можно  общий провод вообще не
указывать.В последнем случае малограмотный
пользователь обратится к железячнику,кото-
рый без труда разберётся (если хороший же-
лезячник),ну а если не разберётся - не су-
дьба, пусть учится (быть железячником). Со
своей стороны я постараюсь быть более кор-
ректным в своих схемах.
 

  Уже почти Июль 2003 года.     KSA-7G.