Как понизить напряжение: Как понизить напряжение переменного и постоянного тока?

Содержание

Как понизить напряжение переменного и постоянного тока?

За счет наличия большого количества международных стандартов и технических решений питание электронных устройств может осуществляться от различных номиналов. Но, далеко не все они присутствуют в свободном доступе, поэтому для получения нужной разности потенциалов придется использовать преобразователь. Такие устройства можно найти как в свободной продаже, так и собрать самостоятельно из радиодеталей.

В связи с наличием двух родов электрического тока: постоянного и переменного, вопрос,  как понизить напряжение, следует рассматривать в  ключе каждого из них отдельно.

Понижение напряжения постоянного тока

В практике питания бытовых приборов существует масса примеров работы электрических устройств от постоянного тока. Но номинал рабочего напряжения может существенно отличаться, к примеру, если из 36 В вам нужно получить 12 В, или в ситуациях, когда от USB разъема персонального компьютера нужно запитать прибор от 3 В вместо имеющихся 5 вольт.

Для снижения такого уровня от блока питания или другого источника почти вполовину можно использовать как простые методы – включение в цепь дополнительного сопротивления, так и более эффективные – заменить стабилизатор напряжения в ветке обратной связи.

Замена резистора или стабилитронаРис. 1. Замена резистора или стабилитрона

На рисунке выше приведен пример схемы блока питания, в котором вы можете понизить вольтаж путем изменения параметров резистора и стабилитрона. Этот узел на рисунке обведен красным кругом, но в других моделях место установки, как и способ подсоединения, может отличаться. На некоторых схемах, чтобы понизить напряжение вы сможете воспользоваться лишь одним стабилитроном.

Если у вас нет возможности подключаться к блоку питания – можно обойтись и менее изящными методами. К примеру, вы можете понизить напряжение за счет включения в цепь резистора или подобрать диоды, второй вариант является более практичным для цепей постоянного тока. Этот принцип основан на падении напряжения за счет внутреннего сопротивления элементов. В зависимости от соотношения проводимости рабочей нагрузки и полупроводникового элемента может понадобиться около 3 – 4 диодов.

Понижение постоянного напряжения диодамиРис. 2. Понижение постоянного напряжения диодами

На рисунке выше показана принципиальная схема понижения напряжения при помощи диодов. Для этого они включаются в цепь последовательно по отношению к нагрузке. При этом выходное напряжение окажется ниже входного ровно на такую величину, которая будет падать на каждом диоде в цепи.  Это довольно простой и доступный способ, позволяющий понизить напряжение, но его основной недостаток – расход мощности для каждого диода, что приведет к дополнительным затратам электроэнергии.

Понижение напряжения переменного тока

Переменное напряжение в 220 Вольт повсеместно используется для бытовых нужд, за счет физических особенностей его куда проще понизить до какой-либо величины или осуществлять любые другие манипуляции. В большинстве случаев, электрические приборы и так рассчитаны на питание от электрической сети, но если они были приобретены за рубежом, то и уровень напряжения для них может существенно отличаться.

К примеру, привезенные из США устройства питаются от 110В переменного тока, и некоторые умельцы берутся перематывать понижающий трансформатор для получения нужного уровня. Но, следует отметить, что импульсный преобразователь, которым часто комплектуется различный электроинструмент и приборы не стоит перематывать, так как это приведет к его некорректной работе в дальнейшем. Куда целесообразнее установить автотрансформатор или другой на нужный вам номинал, чтобы понизить напряжение.

С помощью трансформатора

Изменение величины напряжения при помощи электрических машин используется в блоках питания и подзарядных устройствах. Но чтобы понизить  вольтаж источника в такой способ, можно использовать различные типы преобразовательных трансформаторов:

  • С выводом от средней точки – могут выдавать разность потенциалов как 220В, так и в два раза меньшее – 127В или 110В. От него вы сможете взять установленный номинал на те же 110В со средней точки. Это заводские изделия, которые массово устанавливались в старых советских телевизорах и других приборах. Но у этой схемы преобразователя имеется существенный недостаток – если нарушить целостность обмотки ниже среднего вывода, то на выходе трансформатора получится номинал значительно большей величины.
Понижение трансформатором с отводом от средней точкиРис. 3. Понижение трансформатором с отводом от средней точки
  • Автотрансформатором – это универсальная электрическая машина, которая способна не только понизить вольтаж, но и повысить его до нужного вам уровня. Для этого достаточно перевести ручку в нужное положение и проследить полученные показания на вольтметре.
Использование автотрансформатораРис. 4. Использование автотрансформатора
  • Понижающим трансформатором с преобразованием 220В на нужный вам номинал или с любого другого напряжения переменной частоты. Реализовать этот метод можно как уже готовыми моделями трансформаторов, так и самодельными. За счет наличия большого количества инструментов и приспособлений, сегодня каждый может собрать трансформатор с заданными параметрами в домашних условиях. Более детально об этом вы можете узнать из соответствующей статьи: https://www.asutpp.ru/transformator-svoimi-rukami.html

Выбирая конкретную модель электрической машины, чтобы понизить напряжение, обратите внимание на характеристики конкретной модели по отношению к тем устройствам, которые вы хотите запитать.

Наиболее актуальными параметрами у трансформаторов являются:

  • Мощность – трансформатор должен не только соответствовать, подключаемой к нему нагрузке, но и превосходить ее, хотя бы на 10 – 20%. В противном случае максимальный ток приведет к перегреву обмоток трансформатора и дальнейшему выходу со строя.
  • Номинал напряжения – выбирается и для первичной, и для вторичной цепи. Оба параметра одинаково важны, так как, выбрав модель с входным напряжением на 200 или 190В, на выходе вы при питании от 220В получится пропорционально большая величина.
  • Защита от поражения электротоком – все обмотки и выводы от них должны обязательно иметь достаточную изоляцию и защиту от прикосновения.
  • Класс пыле- влагозащищенности – определяет устойчивость оборудования к воздействию окружающих факторов. В современных приборах обозначается индексом IP.

Помимо этого любой преобразователь напряжения, даже импульсный трансформатор, следовало бы защитить от токов короткого замыкания и перегрузки в обмотках. Это существенно сократит затраты на ремонт при возникновении аварийных ситуаций.

С помощью резистора

Для понижения напряжения в цепь нагрузки последовательно включается  делитель напряжения в виде активного сопротивления.

Основной сложностью в регулировке напряжения на подключаемом приборе является зависимость от нескольких параметров:

  • величины напряжения;
  • сопротивления нагрузки;
  • мощности источника.

Если  вы будете понижать от бытовой сети, то ее можно считать источником бесконечной мощности и принять эту составляющую за константу. Тогда расчет резистора будет выполняться таким методом:

R = Uc/I — Rн ,

где

  • R – сопротивление резистора;
  • RН – сопротивление прибора нагрузки;
  • I – ток, который должен обеспечиваться в номинальном режиме прибора;
  •  UC – напряжение в сети.

После вычисления номинала резистора можете подобрать соответствующую модель из имеющегося ряда. Стоит отметить, что куда удобнее менять потенциал при помощи переменного резистора, включенного в цепь. Подключив его последовательно с нагрузкой, вы можете подбирать положение таким образом, чтобы понизить напряжение до необходимой величины. Однако эффективным способ назвать нельзя, так как помимо работы в приборе, электрическая энергия будет просто рассеиваться на резисторе, поэтому этот вариант является временным или одноразовым решением.

Как понизить постоянное и переменное напряжение — обзор способов

Эффективные способы понижения постоянного и переменного напряжения. Узнайте, как понизить напряжение с 220 до 110 или 36 Вольт, либо с 12 до 5 Вольт.


Согласно ПУЭ для питания переносного освещения должно применяться напряжение не выше 50 Вольт, а при работе в особо опасных и замкнутых пространствах – 12 Вольт (ПУЭ 6.1.16-18). При этом питание должно осуществляться через трансформаторы. Это нужно для того, чтобы исключить поражение электрическим током. Да и не всегда выходные параметры блоков питания или аккумуляторов позволяют подключить гаджеты или другую электронику. В связи со всем этим мы расскажем о том, как понизить напряжение постоянного и переменного тока до нужного вам значения. Содержание:

Понижаем переменное напряжение

Рассмотрим типовые ситуации, когда нужно опустить напряжение, чтобы подключить прибор, который работает от переменного тока, но напряжение его питания не соответствует привычным 220 Вольтам. Это может быть, как различная бытовая техника, инструмент, так и упомянутые выше светильники.

Понижаем постоянное напряжение

При конструировании электроники часто возникает необходимость понижения напряжения имеющегося блока питания. Мы также рассмотрим несколько типовых ситуаций.

Если вы работаете с микроконтроллерами – могли заметить, что некоторые из них работают от 3 Вольт. Найти соответствующие блоки питания бывает непросто, поэтому можно использовать зарядное устройство для телефона. Тогда вам нужно понизить его выход с 5 до 3 Вольт (3,3В). Это можно сделать, если опустить выходное напряжение блока питания путём замены стабилитрона в цепи обратной связи. Вы можете добиться любого напряжения как повышенного, так и пониженного – установив стабилитрон нужного номинала. Определить его можно методом подбора, на схеме ниже он выделен красным эллипсом.

А на плате он выглядит следующим образом:

На следующем видео автор демонстрирует такую переделку, только не на понижение, а на повышение выходных параметров.

На зарядных устройствах более совершенной конструкции используется регулируемый стабилитрон TL431, тогда регулировка возможна заменой резистора или соотношением пары резисторов, в зависимости от схемотехники. На схеме ниже они обозначены красным.

Кроме замены стабилитрона на плате ЗУ, можно опустить напряжение с помощью резистора и стабилитрона – это называется параметрический стабилизатор.

Еще один вариант – установить в разрыв цепи цепочку из диодов. На каждом кремниевом диоде упадёт около 0,6-0,7 Вольт. Так опустить напряжение до нужного уровня можно, набрав нужное количество диодов.

Часто возникает необходимость подключить устройство к бортовой сети автомобиля, оно колеблется от 12 до 14,3-14,7 Вольт. Чтобы понизить напряжение постоянного тока с 12 до 9 Вольт можно использовать линейный стабилизатор типа L7809, а, чтобы опустить с 12 до 5 Вольт – используйте L7805. Или их аналоги ams1117-5.0 или ams1117-9.0 или amsr-7805-nz и подобные на любое нужное напряжение. Схема подключения таких стабилизаторов изображена ниже.

Для питания более мощных потребителей удобно использовать импульсные преобразователи для понижения и регулировки напряжения от источника питания. Примером таких устройств являются платы на LM2596, а в англо-язычных интернет-магазинах их можно найти по запросам «DC-DC step down» или «DC-DC buck converter».

Напоследок рекомендуем просмотреть видео, на которых наглядно рассмотрены способы понижения напряжения:

Вот и все наиболее рациональные варианты, позволяющие понизить напряжение постоянного и переменного тока. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Наверняка вы не знаете:

  • Что делать, если низкое напряжение в сети
  • Как сделать сетевой фильтр своими руками
  • Как сделать трансформатор в домашних условиях


НравитсяКак понизить постоянное и переменное напряжение — обзор способов0)Не нравитсяКак понизить постоянное и переменное напряжение — обзор способов0)

Как понизить напряжение: способы и приборы

Нужно знать, как понизить напряжение в цепи, чтобы не повредить электрические приборы. Всем известно, что к домам подходит два провода – ноль и фаза. Это называется однофазной сетью. Трехфазная крайне редко используется в частном секторе и многоквартирных домах. Необходимости в ней просто нет, так как вся бытовая техника питается от сети переменного однофазного тока. Но вот в самой технике требуется делать преобразования – понижать переменное напряжение, преобразовывать его в постоянное, изменять амплитуду и прочие характеристики. Именно эти моменты и нужно рассмотреть.

Снижение напряжения с помощью трансформаторов

как понизить напряжение

Самый простой способ – это использовать трансформатор пониженного напряжения, который совершает преобразования. Первичная обмотка содержит большее число витков, чем вторичная. Если есть необходимость снизить напряжение вдвое или втрое, вторичную обмотку можно и не использовать. Первичная обмотка трансформатора используется в качестве индуктивного делителя (если от нее имеются отводы). В бытовой технике используются трансформаторы, со вторичных обмоток которых снимается напряжение 5, 12 или 24 Вольта.

Это наиболее часто используемые значения в современной бытовой технике. 20-30 лет назад большая часть техники питалась напряжением в 9 Вольт. А ламповые телевизоры и усилители требовали наличия постоянного напряжения 150-250 В и переменного для нитей накала 6,3 (некоторые лампы питались от 12,6 В). Поэтому вторичная обмотка трансформаторов содержала такое же количество витков, как и первичная. В современной технике все чаще используются инверторные блоки питания (как на компьютерных БП), в их конструкцию входит трансформатор повышающего типа, он имеет очень маленькие габариты.

Делитель напряжения на индуктивностях

трансформатор пониженного напряжения

Индуктивность – это катушка, намотанная медным (как правило) проводом на металлическом или ферромагнитном сердечнике. Трансформатор – это один из видов индуктивности. Если от середины первичной обмотки сделать отвод, то между ним и крайними выводами будет равное напряжение. И оно будет равно половине напряжения питания. Но это в том случае, если сам трансформатор рассчитан на работу именно с таким питающим напряжением.

Но можно использовать несколько катушек (для примера можно взять две), соединить их последовательно и включить в сеть переменного тока. Зная значения индуктивностей, несложно произвести расчет падения на каждой из них:

  1. U(L1) = U1 * (L1 / (L1 + L2)).
  2. U(L2) = U1 * (L2 / (L1 + L2)).

В этих формулах L1 и L2 – индуктивности первой и второй катушек, U1 – напряжение питающей сети в Вольтах, U(L1) и U(L2) – падение напряжения на первой и второй индуктивностях соответственно. Схема такого делителя широко применяется в цепях измерительных устройств.

Делитель на конденсаторах

понижающий преобразователь напряжения

Очень популярная схема, используется для снижения значения питающей сети переменного тока. Применять ее в цепях постоянного тока нельзя, так как конденсатор, по теореме Кирхгофа, в цепи постоянного тока – это разрыв. Другими словами, ток по нему протекать не будет. Но зато при работе в цепи переменного тока конденсатор обладает реактивным сопротивлением, которое и способно погасить напряжение. Схема делителя похожа на ту, которая была описана выше, но вместо индуктивностей используются конденсаторы. Расчет производится по следующим формулам:

  1. Реактивное сопротивление конденсатора: Х(С) = 1 / (2 * 3,14 *f * C).
  2. Падение напряжения на С1: U(C1) = (C2 * U) / (C1 + C2).
  3. Падение напряжения на С2: U(C1) = (C1 * U) / (C1 + C2).

Здесь С1 и С2 – емкости конденсаторов, U – напряжение в питающей сети, f – частота тока.

Делитель на резисторах

Схема во многом похожа на предыдущие, но используются постоянные резисторы. Методика расчета такого делителя немного отличается от приведенных выше. Использоваться схема может как в цепях переменного, так и постоянного тока. Можно сказать, что она универсальная. С ее помощью можно собрать понижающий преобразователь напряжения. Расчет падения на каждом резисторе производится по следующим формулам:

  1. U(R1) = (R1 * U) / (R1 + R2).
  2. U(R2) = (R2 * U) / (R1 + R2).

Нужно отметить один нюанс: величина сопротивления нагрузки должна быть на 1-2 порядка меньше, чем у делительных резисторов. В противном случае точность расчета будет очень грубая.

Практическая схема блока питания: трансформатор

как понизить напряжение до 12 вольт

Для выбора питающего трансформатора вам потребуется знать несколько основных данных:

  1. Мощность потребителей, которые нужно подключать.
  2. Значение напряжения питающей сети.
  3. Значение необходимого напряжения во вторичной обмотке.

Чтобы рассчитать число витков в первичной обмотке, вам нужно 50 разделить на площадь сечения сердечника. Сечение вычисляется по формуле:

S = 1,2 * √P1.

А мощность Р1 = Р2 / КПД. Коэффициент полезного действия трансформатора никогда не будет более 0,8 (или 80%). Поэтому при расчете берется максимальное значение – 0,8.

Мощность во вторичной обмотке:

Р2 = U2 * I2.

Эти данные известны по умолчанию, поэтому произвести расчет не составит труда. Вот как понизить напряжение до 12 вольт, используя трансформатор. Но это не все: бытовая техника питается постоянным током, а на выходе вторичной обмотки — переменный. Потребуется совершить еще несколько преобразований.

Схема блока питания: выпрямитель и фильтр

понижающие трансформаторы напряжения 220

Далее идет преобразование переменного тока в постоянный. Для этого используются полупроводниковые диоды или сборки. Самый простой тип выпрямителя состоит из одного диода. Называется он однополупериодный. Но максимальное распространение получила мостовая схема, которая позволяет не просто выпрямить переменный ток, но и избавиться максимально от пульсаций. Но такая схема преобразователя все равно неполная, так как от переменной составляющей одними полупроводниковыми диодами не избавиться. А понижающие трансформаторы напряжения 220 В способны преобразовать переменное напряжение в такое же по частоте, но с меньшим значением.

Электролитические конденсаторы используются в блоках питания в качестве фильтров. По теореме Кирхгофа, такой конденсатор в цепи переменного тока является проводником, а при работе с постоянным — разрывом. Поэтому постоянная составляющая будет протекать беспрепятственно, а переменная замкнется сама на себя, следовательно, не пройдет дальше этого фильтра. Простота и надежность – это именно то, что характеризует такие фильтры. Также могут применяться сопротивления и индуктивности для сглаживания пульсаций. Подобные конструкции используются даже в автомобильных генераторах.

Стабилизация напряжения

стабилизатор напряжения понижающий

Вы узнали, как понизить напряжение до нужного уровня. Теперь его нужно стабилизировать. Для этого используются специальные приборы – стабилитроны, которые изготовлены из полупроводниковых компонентов. Они устанавливаются на выходе блока питания постоянного тока. Принцип работы заключается в том, что полупроводник способен пропустить определенное напряжение, излишек преобразуется в тепло и отдается посредством радиатора в атмосферу. Другими словами, если на выходе БП 15 вольт, а установлен стабилизатор на 12 В, то он пропустит именно столько, сколько нужно. А разница в 3 В пойдет на нагрев элемента (закон сохранения энергии действует).

Заключение

Совершенно другая конструкция – это стабилизатор напряжения понижающий, он делает несколько преобразований. Сначала напряжение сети преобразуется в постоянное с большой частотой (до 50 000 Гц). Оно стабилизируется и подается на импульсный трансформатор. Далее происходит обратное преобразование до рабочего напряжения (сетевого или меньшего по значению). Благодаря использованию электронных ключей (тиристоров) постоянное напряжение преобразуется в переменное с необходимой частотой (в сетях нашей страны — 50 Гц).

Как понизить напряжение с 12 на 5 вольт (резистор, микросхема) 📹

 В этой статье расскажу о весьма банальных вещах, что не менялись уже не одно десятилетие, да они вообще не менялись. Другое дело, что с тех пор как был изучен принцип снижения напряжения в замкнутой цепи за счет сопротивления, появились и другие принципы питания нагрузки, за счет ШИМ, но тема это отдельная, хотя и заслуживающая внимания. Поэтому продолжу все-таки по порядку логического русла, когда расскажу о законе Ома, потом о его применении для различных радиоэлементов участвующих в понижении напряжения, а после уже можно упомянуть и о ШИМ.

Закон Ома при понижении напряжения

 Собственно был такой дядька Георг Ом, который изучал протекание тока в цепи. Производил измерения, делал определенные выводы и заключения. Итогами его работы стала формула Ома, как говорят закон Ома. Закон описывает зависимость падения напряжения, тока от сопротивления.
Сам закон весьма понятен и схож с представлением таких физических событий как протекание жидкости по трубопроводу. Где жидкость, а вернее ее расход это ток, а ее давление это напряжение. Ну и само собой любые изменения сечения или препятствия в трубе для потока, это будет сопротивлением. Итого получается, что сопротивление «душит» давление, когда из трубы под давлением, могут просто капать капли, и тут же падает и расход. Давление и расход величины весьма зависящие друг от друга, как ток и напряжение. В общем если все записать формулой, то получается так:

R=U/I; То есть давление (U) прямо пропорционально сопротивлению в трубе (R), но если расход (I) будет большой, то значит сопротивления как такового нет… И увеличенный расход должен показывать на пониженное сопротивление.

 Весьма туманно, но объективно! Осталось сказать, что закон то этот впрочем, был получен эмпирическим путем, то есть окончательные факторы его изменения весьма не определены.
Теперь вооружившись теоретическими знаниями, продолжим наш путь в познании того, как же снизить нам напряжение.

Как понизить напряжение с 12 на 5 вольт с помощью резистора

 Самое простое это взять и использовать нестабилизированную схему. То есть когда напряжение просто понизим за счет сопротивления и все. Рассказывать о таком принципе особо нечего, просто считаем по формуле выше и все. Приведу пример. Скажем снижаем с 12 вольт до 5.

R=U/I. С напряжением понятно, однако смотрите, у нас недостаточно данных! Ничего не известно о «расходе», о токе потребления. То есть если вы решите посчитать сопротивление для понижения напряжения, то обязательно надо знать, сколько же «хочет кушать» наша нагрузка.

Эту величину вам необходимо будет посмотреть на приборе, который вы собираетесь питать или в инструкции к нему. Примем условно ток потребления 50 мА=0,05 А. Осталось также еще заметить, что по этой формуле мы подберем сопротивление, которое будет полностью гасить напряжение, а нам надо оставить 5 вольт, то 12-5=7 вольт подставляем в формулу.
R= 7/0,05=140 Ом нужно сопротивление, чтобы после из 12 вольт получить 5, с током на нагрузке в 50 мА.
 Осталось упомянуть о не менее важном! О том, что любое гашение энергии, а в данном случае напряжение, связано с рассеиваемой мощностью, то есть наш резистор должен будет «выдержать» то тепло, которое будет рассеивать. Мощность резистора считается по формуле.
P=U*I. Получаем. P=7*0,05=0,35 Вт должна быть мощность резистора. Не менее. Вот теперь курс расчет для резистора можно считать завершенным.

Как понизить напряжение с 12 на 5 вольт с помощью микросхемы

 Ничего принципиально не меняется и в этом случае. Если сравнивать этот вариант понижения через микросхему, с вариантом использующим резистор. По факту здесь все один в один, разве что добавляются полезные «интеллектуальные» особенности подстройки внутреннего сопротивления микросхемы исходя из тока потребления. То есть, как мы поняли из абзаца выше, в зависимости от тока потребления, расчетное сопротивление должно «плавать». Именно это и происходит в микросхеме, когда сопротивление подстраивается под нагрузку таким образом, что на выходе микросхемы всегда одно и тоже напряжение питания! Ну и плюсом идут такие «полезные плюшки» как защита от перегрева и короткого замыкания. Что касательно микросхем, так называемых стабилизаторов напряжения на 5 вольт, то это могут быть: LM7805, КРЕН142ЕН5А. Подключение тоже весьма простое.

Само собой для эффективной работы микросхемы ставим ее на радиатор. Ток стабилизации ограничен 1,5 -2 А.
Вот такие вот принципы понижения напряжения с 12 на 5 вольт. Теперь один раз их поняв, вы сможете легко рассчитать какое сопротивление надо поставить или как подобрать микросхему, чтобы получить любое другое более низкое напряжение.
Осталось сказать пару слов о ШИМ.

 Широко импульсная модуляция весьма перспективный и самое главное высокоэффективный метод питания нагрузки, но опять же со своими подводными камнями. Вся суть ШИМ сводится к тому, чтобы выдавать импульсами такое напряжение питание, которое суммарно с моментами отсутствия напряжения будет давать мощность и среднее напряжение достаточное для работы нагрузки. И здесь могут быть проблемы, если подключить источник питания от одного устройства к другому. Ну, самые простые проблемы это отсутствие тех характеристик, которые заявлены. Возможны помехи, неустойчивая работа. В худшем случае ШИМ источник питания может и вовсе сжечь прибор, под которые не предназначен изначально!

Как пользоваться осциллографом

Введение

Вы когда-нибудь обнаруживали, что при поиске неисправностей в цепи вам требуется больше информации, чем может предоставить простой мультиметр? Если вам нужно получить информацию, такую ​​как частота, шум, амплитуда или любые другие характеристики, которые могут измениться со временем, вам понадобится осциллограф!

О-образные диафрагмы

— важный инструмент в лаборатории любого инженера-электрика. Они позволяют видеть электрические сигналы , поскольку они меняются с течением времени, что может иметь решающее значение для диагностики, почему ваша схема таймера 555 не мигает правильно или почему ваш генератор шума не достигает максимальных уровней раздражения.

HAMlab — 160-6 10 Вт

Осталось всего 3! WRL-15001

HAMlab — это полнофункциональный SDR-трансивер с диапазоном 160-10 м и выходной мощностью 10 Вт, построенный на платформе STEMlab…

рассматривается в этом учебном пособии

Цель данного руководства — познакомить с концепциями, терминологией и системами управления осциллографов.Он разбит на следующие разделы:

  • Основы O-Scopes — Введение в осциллографы, что они измеряют и почему мы их используем.
  • Oscilloscope Lexicon — Глоссарий, охватывающий некоторые из наиболее распространенных характеристик осциллографов.
  • Анатомия O-Scope — Обзор наиболее важных систем осциллографа — экрана, элементов управления по горизонтали и вертикали, триггеров и пробников.
  • Использование осциллографа — Советы и рекомендации для тех, кто впервые использует осциллограф.

Мы будем использовать Gratten GA1102CAL — удобный цифровой осциллограф среднего уровня — в качестве основы для обсуждения области применения. Другие o-области могут выглядеть иначе, но все они должны иметь одинаковый набор механизмов управления и интерфейса.

Рекомендуемая литература

Прежде чем продолжить изучение этого руководства, вы должны быть знакомы с приведенными ниже концепциями. Ознакомьтесь с руководством, если хотите узнать больше!

Видео


Основы O-Scopes

Основное назначение осциллографа — графическое представление электрического сигнала, изменяющегося во времени .Большинство осциллографов создают двухмерный график с временем по оси x и напряжением по оси y .

Пример дисплея осциллографа. Сигнал (в данном случае желтая синусоида) отображается на горизонтальной оси времени и вертикальной оси напряжения.

Элементы управления, расположенные на экране осциллографа, позволяют регулировать масштаб графика как по вертикали, так и по горизонтали, что позволяет увеличивать и уменьшать масштаб сигнала.Есть также элементы управления для установки триггера на прицеле, который помогает сфокусировать и стабилизировать изображение.

Что могут измерить прицелы?

В дополнение к этим основным функциям многие осциллографы имеют инструменты измерения, которые помогают быстро определять частоту, амплитуду и другие характеристики формы сигнала. Как правило, осциллограф может измерять характеристики как по времени, так и по напряжению:

  • Временные характеристики :
    • Частота и период — Частота определяется как количество повторов сигнала в секунду.И период является обратной величиной (количество секунд, которое занимает каждый повторяющийся сигнал). Максимальная частота, которую может измерить осциллограф, варьируется, но часто она находится в диапазоне 100 МГц (1E6 Гц).
    • Рабочий цикл — Процент периода, в течение которого волна является либо положительной, либо отрицательной (есть как положительные, так и отрицательные рабочие циклы). Рабочий цикл — это соотношение, которое показывает, как долго сигнал «включен» по сравнению с тем, как долго он «выключен» в каждом периоде.
    • Время нарастания и спада — Сигналы не могут мгновенно переходить от 0 В до 5 В, они должны плавно возрастать.Продолжительность волны, идущей от нижней точки к верхней точке, называется временем нарастания, а время спада измеряет обратное. Эти характеристики важны при рассмотрении того, насколько быстро цепь может реагировать на сигналы.
  • Характеристики напряжения :
    • Амплитуда — Амплитуда — это мера величины сигнала. Существует множество измерений амплитуды, включая размах амплитуды, которая измеряет абсолютную разницу между точкой высокого и низкого напряжения сигнала.Пиковая амплитуда, с другой стороны, измеряет только то, насколько высокий или низкий сигнал превышает 0 В.
    • Максимальное и минимальное напряжение — осциллограф может точно сказать вам, насколько высоким и низким становится напряжение вашего сигнала.
    • Среднее и среднее напряжение — Осциллографы могут вычислять среднее или среднее значение вашего сигнала, а также могут сообщать вам среднее значение минимального и максимального напряжения вашего сигнала.

Когда использовать O-Scope

o-scope полезен в различных ситуациях поиска и устранения неисправностей, в том числе:

  • Определение частоты и амплитуды сигнала, которые могут иметь решающее значение при отладке входа, выхода или внутренних систем схемы.По этому вы можете определить, неисправен ли какой-либо компонент в вашей цепи.
  • Определение уровня шума в вашей цепи.
  • Определение формы волны — синус, квадрат, треугольник, пилообразная, сложная и т. Д.
  • Количественное определение разности фаз между двумя разными сигналами.

Осциллограф Lexicon

Научиться пользоваться осциллографом — значит познакомиться с целым словарем терминов.На этой странице мы познакомим вас с некоторыми важными модными словечками o-scope, с которыми вам следует ознакомиться, прежде чем включать его.

Основные характеристики осциллографа

Некоторые прицелы лучше других. Эти характеристики помогают определить, насколько хорошо вы можете ожидать от прицела:

  • Полоса пропускания — Осциллографы чаще всего используются для измерения сигналов определенной частоты. Однако ни один прицел не идеален: у всех есть ограничения на то, насколько быстро они могут видеть изменение сигнала.Полоса пропускания осциллографа определяет диапазон частот, он может надежно измерять.
  • Сравнение цифровых и аналоговых — Как и большинство всего электронного, осциллографы могут быть аналоговыми или цифровыми. Аналоговые осциллографы используют электронный луч для прямого отображения входного напряжения на дисплей. Цифровые осциллографы включают микроконтроллеры, которые отбирают входной сигнал с помощью аналого-цифрового преобразователя и отображают это показание на дисплее. Обычно аналоговые осциллографы старше, имеют меньшую полосу пропускания и меньше функций, но они могут иметь более быстрый отклик (и выглядеть намного круче).
  • Количество каналов — Многие осциллографы могут считывать более одного сигнала одновременно, отображая их все на экране одновременно. Каждый сигнал, считываемый осциллографом, подается в отдельный канал. Очень распространены осциллографы от двух до четырех каналов.
  • Частота дискретизации — Эта характеристика уникальна для цифровых осциллографов, она определяет, сколько раз в секунду считывается сигнал. Для осциллографов с более чем одним каналом это значение может уменьшиться, если используется несколько каналов.
  • Время нарастания — Указанное время нарастания осциллографа определяет самый быстрый нарастающий импульс, который он может измерить. Время нарастания осциллографа очень тесно связано с полосой пропускания. Его можно рассчитать как Время нарастания = 0,35 / Пропускная способность .
  • Максимальное входное напряжение — Каждая электроника имеет свои пределы, когда дело касается высокого напряжения. Все осциллографы должны быть рассчитаны на максимальное входное напряжение. Если ваш сигнал превышает это напряжение, есть большая вероятность, что прицел будет поврежден.
  • Разрешение — Разрешение осциллографа показывает, насколько точно он может измерять входное напряжение. Это значение может измениться при настройке вертикального масштаба.
  • Вертикальная чувствительность — Это значение представляет собой минимальное и максимальное значения вертикальной шкалы напряжения. Это значение указано в вольтах на деление.
  • Time Base — Временная база обычно указывает диапазон чувствительности на горизонтальной оси времени. Это значение указывается в секундах на каждый div.
  • Входное сопротивление — Когда частота сигнала становится очень высокой, даже небольшой импеданс (сопротивление, емкость или индуктивность), добавленный к цепи, может повлиять на сигнал. Каждый осциллограф добавляет к считываемой цепи определенный импеданс, называемый входным сопротивлением. Входные импедансы обычно представлены в виде большого резистивного сопротивления (> 1 МОм), соединенного параллельно (||) с малой емкостью (в диапазоне пФ). Влияние входного импеданса более очевидно при измерении очень высокочастотных сигналов, и используемый пробник может помочь его компенсировать.

Используя в качестве примера GA1102CAL, вот характеристики, которые можно ожидать от прицела среднего класса:

Признак Значение
Полоса пропускания 100 МГц
Частота дискретизации 1 Гвыб / с (1E9 выборок в секунду)
Время нарастания
Количество каналов 2
Максимальное входное напряжение 400 В
Разрешение 8 бит
Вертикальная чувствительность 2 мВ / дел — 5 В / дел
Развертка времени 2 нс / дел — 50 с / дел
Входное сопротивление 1 МОм ± 3% || 16 пФ ± 3 пФ

Понимая эти характеристики, вы сможете выбрать осциллограф, который лучше всего соответствует вашим потребностям.Но вам все равно нужно знать, как им пользоваться … на следующей странице!


Анатомия O-Scope

Хотя не существует абсолютно одинаковых осциллографов, все они должны иметь несколько общих черт, которые заставляют их функционировать одинаково. На этой странице мы обсудим несколько наиболее распространенных систем осциллографа: дисплей, горизонтальную, вертикальную, триггер и входы.

Дисплей

Осциллограф бесполезен, если он не может отображать информацию, которую вы пытаетесь проверить, что делает дисплей одним из наиболее важных разделов осциллографа.

Каждый дисплей осциллографа должен быть пересечен горизонтальными и вертикальными линиями, называемыми делениями . Масштаб этих делений изменен с помощью горизонтальной и вертикальной систем. Вертикальная система измеряется в «вольтах на деление», а горизонтальная — в «секундах на деление». Как правило, прицелы имеют около 8-10 делений по вертикали (напряжение) и 10-14 делений по горизонтали (секунд).

Старые прицелы (особенно аналоговые) обычно имеют простой монохромный дисплей, хотя интенсивность волны может варьироваться.Более современные осциллографы оснащены многоцветными ЖК-экранами, которые отлично помогают отображать более одной формы сигнала за раз.

Многие дисплеи осциллографа расположены рядом с набором из пяти кнопок — сбоку или под дисплеем. Эти кнопки могут использоваться для навигации по меню и управления настройками осциллографа.

Вертикальная система

Вертикальная секция осциллографа контролирует шкалу напряжения на дисплее. В этом разделе традиционно есть две ручки, которые позволяют индивидуально регулировать вертикальное положение и вольт / дел.

Более критическая ручка вольт на деление позволяет установить вертикальный масштаб на экране. Вращение ручки по часовой стрелке уменьшает масштаб, а против часовой стрелки — увеличивает. Меньший масштаб — меньшее количество вольт на деление экрана — означает, что вы в большей степени увеличиваете масштаб сигнала.

Например, дисплей GA1102 имеет 8 делений по вертикали, а ручка вольт / дел может выбрать шкалу от 2 мВ / дел до 5 В / дел. Таким образом, при полном увеличении до 2 мВ / дел на дисплее может отображаться осциллограмма 16 мВ сверху вниз.Полностью уменьшенный, осциллограф может отображать сигнал в диапазоне более 40 В. (Зонд, как мы обсудим ниже, может еще больше увеличить этот диапазон.)

Положение Ручка управляет вертикальным смещением формы сигнала на экране. Поверните ручку по часовой стрелке, и волна будет двигаться вниз, против часовой стрелки — вверх по дисплею. Вы можете использовать ручку положения, чтобы сместить часть сигнала за пределы экрана.

Используя одновременно ручки положения и вольт / деления, вы можете увеличить только крошечную часть сигнала, которая вас больше всего волнует.Если бы у вас был прямоугольный сигнал 5 В, но вы беспокоились только о том, насколько он звенел по краям, вы могли бы увеличить нарастающий фронт, используя обе ручки.

Горизонтальная система

Горизонтальная часть осциллографа контролирует шкалу времени на экране. Как и в вертикальной системе, горизонтальный элемент управления дает вам две ручки: положение и секунды / дел.

Ручка секунды на деление (с / дел) вращается для увеличения или уменьшения горизонтального масштаба.Если вы вращаете ручку s / div по часовой стрелке, количество секунд, которое представляет каждое деление, уменьшится — вы «увеличите масштаб» временной шкалы. Поверните против часовой стрелки, чтобы увеличить шкалу времени и показать на экране более длительное время.

Если снова использовать GA1102 в качестве примера, дисплей имеет 14 делений по горизонтали и может отображать от 2 нс до 50 с на деление. Таким образом, при полном увеличении по горизонтали осциллограф может отображать 28 нс формы волны, а при увеличении масштаба он может отображать сигнал, когда он изменяется в течение 700 секунд.

Ручка позиции может перемещать вашу форму волны вправо или влево от дисплея, регулируя горизонтальное смещение .

Используя горизонтальную систему, вы можете настроить , сколько периодов осциллограммы вы хотите видеть. Вы можете уменьшить масштаб и показать несколько пиков и впадин сигнала:

Или вы можете увеличить масштаб и использовать ручку положения, чтобы показать только крошечную часть волны:

Система запуска

Секция триггера посвящена стабилизации и фокусировке осциллографа.Триггер сообщает осциллографу, какие части сигнала «запускать» и начинать измерение. Если ваша форма волны периодическая , триггером можно управлять, чтобы дисплей оставался статичным, и устойчивым. Плохо сработавшая волна будет производить такие широкие волны, как это:

Секция триггера осциллографа обычно состоит из ручки уровня и набора кнопок для выбора источника и типа триггера. Регулятор уровня можно повернуть, чтобы установить триггер на определенную точку напряжения.

Ряд кнопок и экранных меню составляют остальную часть триггерной системы. Их основное назначение — выбор источника и режима запуска. Существует множество типов триггеров , которые определяют способ активации триггера:

  • Спусковой механизм edge — это самый простой вид спускового крючка. Он заставит осциллограф начать измерение, когда напряжение сигнала перейдет на определенный уровень. Триггер по фронту может быть настроен на захват нарастающего или спадающего фронта (или обоих).
  • Триггер , импульс сообщает осциллографу ввести заданный «импульс» напряжения. Вы можете указать длительность и направление импульса. Например, это может быть крошечный скачок 0 В -> 5 В -> 0 В, или это может быть секундное падение от 5 В до 0 В, обратно до 5 В.
  • Триггер по наклону может быть настроен на запуск осциллографа по положительному или отрицательному наклону в течение определенного периода времени.
  • Существуют более сложные триггеры, позволяющие сосредоточиться на стандартизированных формах сигналов, передающих видеоданные, например NTSC или PAL .Эти волны используют уникальный шаблон синхронизации в начале каждого кадра.

Обычно вы также можете выбрать режим запуска , который, по сути, сообщает осциллографу, насколько сильно вы относитесь к своему запуску. В режиме автоматического запуска осциллограф может попытаться нарисовать сигнал, даже если он не запускается. Нормальный режим будет рисовать вашу волну, только если видит указанный триггер. И single mode ищет ваш указанный триггер, когда он его видит, он рисует вашу волну, а затем останавливается.

Зонды

Осциллограф хорош, только если вы действительно можете подключить его к сигналу, а для этого вам нужны пробники. Пробники — это устройства с одним входом, которые направляют сигнал от вашей схемы к осциллографу. У них есть острый наконечник , который исследует точку на вашей цепи. Наконечник также может быть оснащен крючками, пинцетом или зажимами, чтобы упростить фиксацию на цепи. Каждый пробник также включает зажим заземления , который следует надежно прикрепить к общей точке заземления на тестируемой цепи.

В то время как пробники могут показаться простыми устройствами, которые просто фиксируются на вашей схеме и передают сигнал в осциллограф, на самом деле многое нужно сделать в конструкции и выборе пробника.

В оптимальном случае зонд должен быть невидимым — он не должен влиять на ваш тестируемый сигнал. К сожалению, все длинные провода обладают собственной индуктивностью, емкостью и сопротивлением, поэтому, несмотря ни на что, они будут влиять на показания осциллографа (особенно на высоких частотах).

Существует множество типов пробников, наиболее распространенным из которых является пассивный пробник , входящий в состав большинства прицелов.Большинство «штатных» пассивных пробников — это аттенуированные . Ослабляющие пробники имеют большое сопротивление, намеренно встроенное и шунтируемое небольшим конденсатором, что помогает минимизировать влияние длинного кабеля на нагрузку вашей цепи. Этот ослабленный пробник, соединенный последовательно с входным сопротивлением осциллографа , будет создавать делитель напряжения между вашим сигналом и входом осциллографа.

Большинство пробников имеют резистор 9 МОм для ослабления, который в сочетании со стандартным входным сопротивлением 1 МОм на осциллографе создает делитель напряжения 1/10.Эти зонды обычно называют 10X ослабленные зонды . Многие пробники включают переключатель для выбора между 10X и 1X (без затухания).

Аттенуированные пробники отлично подходят для повышения точности на высоких частотах, но они также уменьшат амплитуду вашего сигнала. Если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, возможно, вам придется использовать пробник 1X. Вам также может потребоваться выбрать настройку на вашем осциллографе, чтобы сообщить ему, что вы используете ослабленный зонд, хотя многие осциллографы могут это обнаружить автоматически.

Помимо пассивного ослабленного пробника, существует множество других пробников. Активные пробники — это пробники с питанием (для них требуется отдельный источник питания), которые могут усилить ваш сигнал или даже предварительно обработать его, прежде чем он попадет в ваш осциллограф. Хотя большинство пробников предназначены для измерения напряжения, существуют пробники для измерения переменного или постоянного тока. Токовые пробники уникальны тем, что они часто зажимают провод, фактически не контактируя с цепью.


Использование осциллографа

Бесконечное разнообразие сигналов означает, что вы никогда не сможете использовать один и тот же осциллограф дважды. Но есть несколько шагов, на выполнение которых вы можете рассчитывать практически каждый раз, когда тестируете схему. На этой странице мы покажем пример сигнала и шаги, необходимые для его измерения.

Выбор и настройка датчика

Во-первых, вам нужно выбрать зонд. Для большинства сигналов простой пассивный пробник , входящий в комплект поставки осциллографа, будет работать идеально.

Затем, прежде чем подключать его к осциллографу, установите ослабление на пробнике. 10X — наиболее распространенный коэффициент затухания — обычно является наиболее всесторонним выбором. Однако если вы пытаетесь измерить сигнал очень низкого напряжения, вам может потребоваться использовать 1X.

Подключите зонд и включите осциллограф

Подключите пробник к первому каналу осциллографа и включите его. Наберитесь терпения, некоторые прицелы загружаются так же долго, как и старый компьютер.

При загрузке осциллографа вы должны увидеть деления, масштаб и зашумленную ровную линию формы сигнала.

На экране также должны отображаться ранее установленные значения времени и вольт на деление. Игнорируя пока эти шкалы, внесите эти корректировки, чтобы поместить ваш прицел в стандартную установку :

  • Включите канал 1 и выключите канал 2.
  • Установите канал 1 на Соединение по постоянному току .
  • Установите источник запуска на канал 1 — без внешнего источника или запуска по альтернативному каналу.
  • Установите тип запуска на нарастающий фронт и режим запуска на автоматический (в отличие от одиночного).
  • Убедитесь, что затухание пробника на вашем прицеле соответствует настройке на вашем щупе (например, 1X, 10X).

Для получения помощи по настройке этих параметров обратитесь к руководству пользователя осциллографа (например, к руководству GA1102CAL).

Проверка датчика

Давайте подключим этот канал к значимому сигналу. Большинство осциллографов будут иметь встроенный частотный генератор , который излучает надежную волну заданной частоты — на GA1102CAL в правом нижнем углу передней панели имеется прямоугольный выходной сигнал частотой 1 кГц.Выход генератора частоты имеет два отдельных проводника — один для сигнала и один для заземления. Подключите заземляющий зажим пробника к земле, а наконечник пробника к выходу сигнала.

Как только вы подключите обе части зонда, вы должны увидеть, как сигнал начинает танцевать вокруг вашего экрана. Попробуйте поиграть с помощью системных регуляторов горизонтального и вертикального , чтобы перемещать осциллограмму по экрану. Поворот регуляторов шкалы по часовой стрелке «увеличивает» осциллограмму, а против часовой стрелки — уменьшает.Вы также можете использовать ручку положения для дальнейшего определения вашего сигнала.

Если ваша волна все еще нестабильна, попробуйте повернуть ручку положения триггера . Убедитесь, что триггер не выше самого высокого пика сигнала . По умолчанию тип триггера должен быть установлен по фронту, что обычно является хорошим выбором для таких прямоугольных волн.

Попробуйте повозиться с этими ручками, чтобы отобразить на экране один период вашей волны.

Или попробуйте уменьшить масштаб временной шкалы, чтобы отобразить десятки квадратов.

Компенсация ослабленного пробника

Если ваш датчик настроен на 10X, и у вас нет идеально прямоугольной формы волны, как показано выше, вам может потребоваться компенсировать ваш датчик . Большинство пробников имеют утопленную головку винта, которую можно повернуть, чтобы отрегулировать шунтирующую емкость пробника.

Попробуйте использовать небольшую отвертку, чтобы повернуть триммер, и посмотрите, что происходит с осциллограммой.

Отрегулируйте подстроечный колпачок на рукоятке зонда так, чтобы получился прямоугольный сигнал с прямым краем и .Компенсация необходима только в том случае, если ваш зонд ослаблен (например, 10X), и в этом случае это критично (особенно, если вы не знаете, кто использовал ваш прицел последним!).

Наконечники для измерения, запуска и масштабирования

После того, как вы скомпенсировали зонд, пора измерить реальный сигнал! Иди найди источник сигнала (генератор частоты? Террор-Мин?) И возвращайся.

Первый ключ к зондированию сигнала — это найти прочную и надежную точку заземления . Прикрепите зажим заземления к известному заземлению, иногда вам, возможно, придется использовать небольшой провод для промежуточного звена между зажимом заземления и точкой заземления вашей схемы.Затем подключите наконечник пробника к тестируемому сигналу. Наконечники пробников существуют в различных форм-факторах — подпружиненный зажим, острие, крючки и т. Д. — постарайтесь найти тот, который не требует от вас постоянного удерживания его на месте.

⚡ Внимание! Будьте осторожны при установке заземляющего зажима при проверке неизолированной цепи (например, без батарейного питания или при использовании изолированного источника питания). При проверке цепи, которая заземлена на сетевую землю, обязательно подключите заземляющий зажим к стороне цепи , подключенной к сетевой земле .Это почти всегда отрицательная сторона / земля цепи, но иногда может быть и другая точка. Если точка, к которой подключен заземляющий зажим, имеет разность потенциалов, вы создадите прямое короткое замыкание и можете повредить вашу схему, осциллограф и, возможно, вас самих! Для дополнительной безопасности при проверке цепей, подключенных к сети, подключите его к источнику питания через изолирующий трансформатор.

Как только ваш сигнал появится на экране, вы можете начать с настройки горизонтальной и вертикальной шкал, по крайней мере, так, чтобы приблизиться к вашему сигналу.Если вы исследуете прямоугольную волну 5 В на 1 кГц, вам, вероятно, понадобится значение вольт / дел где-то около 0,5-1 В и установите секунды / деление примерно на 100 мкс (14 делений покажут около полутора периодов).

Если часть вашей волны поднимается или опускается за пределы экрана, вы можете отрегулировать вертикальное положение , чтобы переместить его вверх или вниз. Если ваш сигнал является чисто постоянным током, вы можете настроить уровень 0 В в нижней части дисплея.

После того, как вы настроите весы, возможно, потребуется выполнить запуск формы волны. Запуск по фронту — когда осциллограф пытается начать сканирование, когда видит повышение (или падение) напряжения выше заданного значения, — это самый простой в использовании тип. Используя триггер по фронту, попробуйте установить уровень триггера на точку на вашей форме сигнала, которая видит только нарастающий фронт один раз за период .

Теперь просто масштабируйте , позиционируйте, запускайте и повторяйте , пока не получите именно то, что вам нужно.

Отмерь дважды, отрежь один раз

При наличии сигнала с определенным диапазоном, запуском и масштабированием пора измерять переходные процессы, периоды и другие свойства формы сигнала.У некоторых осциллографов больше инструментов измерения, чем у других, но все они по крайней мере будут иметь деления, по которым вы сможете по крайней мере оценить амплитуду и частоту.

Многие осциллографы поддерживают различные инструменты автоматического измерения, они могут даже постоянно отображать самую важную информацию, например частоту. Чтобы получить максимальную отдачу от своей области действия, вам нужно изучить все функции измерения , которые он поддерживает. Большинство осциллографов автоматически рассчитают частоту, амплитуду, рабочий цикл, среднее напряжение и множество других волновых характеристик.

Используя инструменты измерения осциллографа, найдите V PP , V Max , частоту, период и рабочий цикл.

Третий измерительный инструмент, который предоставляют многие прицелы, — это курсора . Курсоры — это подвижные маркеры на экране, которые можно размещать на оси времени или напряжения. Курсоры обычно бывают парами, поэтому вы можете измерить разницу между ними.

Измерение звона прямоугольной волны курсорами.

После того, как вы измерили искомую величину, вы можете приступить к корректировке вашей схемы и еще раз измерить! Некоторые осциллографы также поддерживают с сохранением , с печатью или с сохранением формы волны, поэтому вы можете вспомнить ее и вспомнить те старые добрые времена, когда вы определяли этот сигнал.

Чтобы узнать больше о возможностях вашего прицела, обратитесь к его руководству пользователя!


.

3 правила работы схемы | ОРЕЛ

Приветствую новых инженеров. Это прекрасное место для начала с простой схемы, которая составляет строительный блок для каждой электроники в нашем мире. После того, как вы полностью поймете, вы будете готовы начать собственное путешествие по их разработке и устранению неисправностей самостоятельно.

Строительные блоки схемы

Перед тем, как погрузиться в полную схему, разумно сначала поразмыслить над отдельными частями, составляющими целое, такими как поток, нагрузка и проводимость.Мы разбили эти принципы на три основных правила:

  • Правило 1 — Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
  • Правило 2 — У электричества всегда есть работа, которую нужно сделать.
  • Правило 3 — Электричество всегда требует пути.

Правило 1. Все дело в потоке

Каждой электронной схеме нужен источник питания, будь то батарея AA, которую можно вставить в контроллер Xbox One, или что-то более мощное, например настенная розетка, которая может питать большое количество устройств.Электроэнергия, выходящая из этих источников, измеряется напряжением или вольтами, или просто В.

danger-high-voltage

Да, мы говорим о таком напряжении! Когда он достаточно высок, это может нанести серьезный ущерб.

Независимо от того, откуда течет эта энергия, ее цель всегда одна — переходить из одной области в другую и в процессе выполнять некоторую работу, например, заряжать компьютер или включать свет.

Основным компонентом этого потока энергии является то, что электричество всегда, хочет течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению.Всегда. Это называется потенциалом . Можно сказать, что это потенциальное электричество, которое должно перемещаться из одного района в другой.

potential-energy

Поток высокого (положительного) напряжения в низкое (отрицательное) напряжение.

Как это соотносится с нашим реальным миром? Возьмем для примера простую батарею:

  • Батарея имеет две стороны, отрицательная сторона — это низкое напряжение, измеряемое при 0 В, положительная сторона — это высокое напряжение, измеряемое при 1,5 В.
  • Энергия всегда будет вытекать из положительной стороны батареи, чтобы перейти к отрицательной стороне, чтобы найти баланс.
  • Для этого он должен протекать по чему-то, обычно по медному проводу, и выполнять при этом некоторую работу, например, включать свет или вращать двигатель.

В конце концов, все электричество хочет найти равновесие на земле (0 В). Единственный способ сделать это в батарее — сместить положительный полюс на отрицательный. Мы извлекаем выгоду из этого естественного стремления к энергии, размещая некоторые объекты так, чтобы они проходили через них, что позволяет нам включать свет, двигатели, а также включать и выключать транзисторы в компьютере.

Все это составляет Правило 1 — Электричество всегда будет хотеть течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению. Помните это; это никогда не изменится.

Правило 2 — Начало работы

Итак, у вас может быть электричество, которое хочет перетекать с более высокого напряжения на более низкое, но какой в ​​этом смысл? Единственная причина заставить электричество течь — это немного поработать. Этот процесс, когда электричество выполняет работу в цепи, называется нагрузка .Без нагрузки или работы с электричеством нет смысла иметь цепь. Нагрузка может быть чем угодно, например:

  • Spinning Двигатель, вращающий пропеллеры дрона.
  • Включение светодиода на кабеле для зарядки, чтобы указать, что ваш ноутбук подключен.
  • Подключение гарнитуры к ноутбуку по беспроводной сети для прослушивания музыки.
christmas-leds

В это время года электрическая нагрузка бывает разных форм, одна из которых питает эти светодиоды.(Источник изображения)

Обратите внимание, что все эти нагрузки являются действиями. Электричество всегда заставляет происходить что-то физическое, даже если мы не можем увидеть это собственными глазами. Но почему это называется нагрузкой? Вы можете думать об этом как об обузе для всего, что питает вашу схему. Для вращения мотора требуется электричество, и это забирает у вашего источника питания энергию, которая раньше была у него.

Помните Правило 2 — У электричества всегда есть работа, которую нужно выполнить . Без работы схема бесполезна.

Правило 3 — Следование по пути

Третье и последнее правило — это то, что делает возможными первые два правила — электричеству нужен путь для передвижения. Этот путь действует как своего рода посредник. Допустим, вы подключаете зарядное устройство ноутбука к розетке, а затем к ноутбуку. Очевидно, он заряжается, но без этого шнура между компьютером и розеткой ничего бы не произошло.

Это потому, что электричеству нужен путь, по которому можно добраться из одного пункта назначения в другой.И путь всегда одинаковый:

  • Электроэнергия — Электричество всегда исходит от источника, такого как батарея или розетка.
  • Journey — Затем он путешествует по тропе, выполняя свою работу по пути.
  • Назначение — Затем он прибывает в конечный пункт назначения, находя покой в ​​точке с самым низким напряжением.

Этот путь, по которому проходит электричество, состоит из так называемого проводящего материала, который состоит из обычных металлов, таких как медь, серебро, золото или алюминий.Электроэнергетика любит ездить на этой фигне. Электричество также очень избирательно, и оно не мешает путешествовать по дорожкам, сделанным из индуктивных материалов. Сюда входят такие вещи, как резина, стекло и даже воздух.

copper-wire

Видите все эти медные провода? Электричество любит путешествовать по этому проводящему материалу.

Запомните Правило 3 — Электричеству всегда нужен путь для проезда по . Без пути он никуда не денется.

Собираем все вместе — полная схема

Давайте теперь объединим все эти правила в полное определение схемы.

Цепь — это просто путь, по которому может течь электричество.

И с помощью этой простой концепции мужчины и женщины начали строить безумно сложные цепи, которые отправили человечество в космос и в глубины наших глубочайших океанов. А пока постараемся упростить задачу и составим нашу первую схему. Вот что вам понадобится, если вы хотите продолжить:

  • (1) аккумулятор 9 В
  • (1) резистор 470 Ом
  • (1) Стандартный светодиод
  • (3) Измерительные провода с зажимами типа «крокодил»

Шаг 1 — Добавление источника питания

Возвращаясь к нашему правилу трех, первое гласит, что электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.Итак, это означает, что нам нужен какой-то источник питания в этой цепи, мы добавим нашу батарею на 9 В.

9v-battery

Начало нашей схемы начинается с батареи 9 В.

Правило 1 теперь выполнено. У нас есть какой-то источник питания, у которого высокое напряжение на положительном конце (+) и 0 В на отрицательном конце (-). Но все это электричество будет потрачено зря, если мы не будем с ним что-то делать, поэтому давайте дадим ему немного работы (нагрузку).

Шаг 2. Добавление работы

Теперь мы хотим, чтобы электричество поработало за нас, прежде чем оно успокоится, поэтому давайте включим простой светодиодный индикатор.Скорее всего, вы видели их повсюду: на своей елке, фонариках, лампочках и т. Д. Итак, мы возьмем этот светодиод и поместим его с другой стороны батареи.

Единственное, что следует упомянуть о светодиодах, это то, что они действительно чувствительны и не могут пропускать слишком много энергии, поэтому нам нужно добавить так называемый резистор. Мы не будем вдаваться в подробности сейчас, но просто знаем, что резистор будет действовать, как сказано в его названии, — сопротивляться потоку электричества, достаточному для того, чтобы наш светодиод справился с ним. Поместим резистор слева от светодиода.

led-battery-resistor

Добавляем немного работы в нашу схему с помощью светодиода и резистора.

Отлично, Правило 2 выполнено, и у нашего электричества есть над чем поработать. Но у него нет возможности завершить свою работу без пути, давайте добавим это сейчас.

Шаг 3 — Предоставление пути

Эта деталь проста, нам просто нужно соединить наши зажимы типа «крокодил» между всеми компонентами нашей схемы. Если вы все сделаете правильно, то ваш светодиод будет ярко светить! Помните, что при подключении проводов к батарее всегда подключайте сначала положительный конец, а затем отрицательный.Посмотрите на картинку ниже, чтобы увидеть, как все это должно быть связано вместе.

circuit-alligator-clips

Теперь у нашего электричества есть проход с добавленными зажимами из крокодиловой кожи

Типы цепей

Теперь, прежде чем вы выбегаете на волю и строите свои собственные схемы, вам нужно знать о двух способах описания схемы, один из которых может испортить жизнь вашей схемы, они включают:

Замкнутый или открытый контур

Цепь считается замкнутой цепью , когда есть полный путь, по которому может проходить электричество.Это также называется полной схемой. Теперь, если ваша цепь не работает должным образом, это означает, что это разомкнутая цепь . Это может быть вызвано несколькими причинами, включая неплотное соединение или обрыв провода.

Вот простой и наглядный способ понять разницу между замкнутой и разомкнутой цепями. Посмотрите на схему ниже и обратите внимание, что это та же самая цепь, которую мы создали выше, только теперь в ней есть переключатель.

open-circuit

Вот схема цепи, которую мы сделали выше.Обратите внимание на добавление переключателя.

Прямо сейчас переключатель поднят, и вы увидите, что электричество не имеет плавного пути, так как переключатель разрывает соединение. Это разомкнутая цепь. Но что будет, если щелкнуть выключателем?

closed-circuit

Теперь наш выключатель срабатывает, замыкая цепь, позволяя электричеству течь к нашему светодиоду!

Ага! Теперь вы просто проложили полный путь для вашего электричества, и ваш светодиод включится! Это замкнутая схема.

Короткое замыкание

Затем короткое замыкание . Если вы не даете своей схеме никакой работы, но все же обеспечиваете некоторую мощность, приготовьтесь к некоторым проблемам. Посмотрите на нашу схему ниже, мы вынули светодиод, резистор и переключатель, оставив только медный провод и батарею.

short-circuit

Вот цепь, которая скоро станет коротким замыканием! Без какой-либо работы эта батарея скоро сгорит.

Если мы соединим эту штуку вместе в ее физической форме, то аккумулятор и провод станут очень горячими, и в конечном итоге батарея разрядится.Почему это происходит? Когда вы даете электричеству некоторую работу в цепи, такую ​​как зажигание светодиода или вращение двигателя, это ограничивает количество электричества, которое будет проходить через вашу цепь.

Но в ту минуту, когда вы убираете из своей цепи какую-либо работу, электричество сходит с ума и бежит по своему пути на полной скорости, и ничто не сдерживает его. Если вы позволите этому случиться в течение длительного периода времени, то окажетесь с поврежденным источником питания, разряженной батареей или, может быть, что-то еще хуже, например, пожар!

Ух ты! Не пытайтесь сделать это дома.Вот здоровенная батарея фонаря на 12 В, замкнутая во имя науки. (Источник изображения)

Итак, если вы когда-либо работали с цепью, и ваш провод или батарея сильно нагреваются, тогда немедленно выключите все и ищите короткие замыкания.

Ты теперь опасен

Итак, молодой мастер электроники, теперь у вас есть вся информация, необходимая для управления скромной схемой. Поняв, как работает схема, вы скоро сможете выполнять проекты любых форм и размеров.Но перед тем, как начать собственное путешествие, вспомните Руководящее правило троек:

.

  • Правило 1 — Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
  • Правило 2 — У электричества всегда есть работа, которую нужно сделать.
  • Правило 3 — Электричество всегда требует дороги.

И если ваша схема когда-нибудь станет очень горячей, выключите ее! У вас короткое замыкание.

Готовы построить свою первую схему сегодня? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно.

.

Как снизить температуру, повысить производительность и увеличить время автономной работы вашего ноутбука

Предыстория этого руководства по ThrottleStop

Первоначально я написал первое издание этого руководства по ThrottleStop для UltrabookReview здесь как часть краткого руководства по понижению напряжения / настройке нескольких много лет назад. Я опубликовал более подробное руководство для Notebookcheck еще в 2017 году, но я чувствовал, что пришло время обновить руководство на 2020 год. Было исправлено довольно много ошибок, а также добавлено несколько новых функций, но я также хотел улучшить читаемость и организация старого руководства.Текущая версия ThrottleStop на момент написания — 8.70.6 (ссылка для скачивания) .

Что такое Throttlestop и чем он отличается от Intel XTU?

ThrottleStop — это оригинальная программа Кевина Глинна, также известного как «UncleWebb», которая, говоря простым языком, предназначена для противодействия трем основным типам троттлинга ЦП (тепловому, ограничению мощности и VRM), присутствующим в современных компьютерах.

Это началось как простое средство противодействия некоторым механизмам регулирования, используемым в старых ноутбуках, проверки температуры и изменения тактовой частоты процессора.Изначально более простой и более ограниченный, чем Intel Extreme Tuning Utility (XTU), ThrottleStop с годами расширил набор функций и стабильность и может использоваться для понижения напряжения, профилей температуры / тактовой частоты «установил и забыл», тестирования, SST настройка и мониторинг температуры.

Теоретически основным преимуществом XTU перед TS была возможность устанавливать ограничения PL и настройки пониженного напряжения, которые будут применяться автоматически и не требуют, чтобы программа продолжала работать в лотке (как это делает TS).Однако в XTU было довольно много ошибок, связанных с потерей настроек и частыми сбоями при выходе из спящего режима, и по этим причинам я лично отказался от XTU в пользу TS. Если вы читаете это руководство и планируете перейти на TS с XTU, убедитесь, что вы сбросили настройки XTU по умолчанию, удалите его и перезагрузите компьютер перед первым запуском TS. Несоблюдение этого правила может привести к тому, что ThrottleStop будет считывать настройки вашего реестра процессора, настроенные XTU, как значения по умолчанию (а это не так).

Вы могли подумать, что такого рода программы предназначены для самых продвинутых пользователей или компьютерных фанатов, которые целыми днями пытаются повысить свои эталоны на несколько пунктов выше или температуру на 1-2C ниже. Хотя эти стереотипы могут быть верными для некоторых пользователей TS, факт в том, что несколько минут настройки программы, вероятно, обеспечат вам значительное объективно измеримое снижение температуры и увеличение срока службы батареи и реальной производительности.

Стандартный отказ от ответственности при регулировке напряжений и других параметров вашего процессора.Насколько мне известно, процессор никогда не был поврежден этим программным обеспечением.

Установка и первый запуск

Надеюсь, я объяснил, почему вы можете установить TS и попробовать. К счастью, скачать и установить TS не так уж много. Вы всегда можете найти последнюю версию ThrottleStop в первом сообщении ветки ThrottleStop на форумах NotebookReview.

После этого просто распакуйте архив в папку в любом месте по вашему выбору (я предпочитаю хранить специальную папку для настройки утилит в моем каталоге / Program files).Я бы не рекомендовал устанавливать его на рабочий стол, если вы собираетесь использовать приложение, потому что позже мы автоматизируем запуск программы с помощью планировщика задач, и если вы переместите TS-директор после этого, вам понадобится сделать это снова и снова.

Когда вы будете готовы начать, дважды щелкните «Throttlestop.exe». Вы увидите заявление об отказе от ответственности за таяние вашего компьютера; прочтите его и нажмите «ОК». (Я не верю, что TS когда-либо расплавлял чей-то компьютер.)

После первого открытия ThrottleStop вы увидите главное окно интерфейса программы.Важно помнить, что все настройки, которые вы видите в ThrottleStop, будут изначально установлены на настройки по умолчанию, которые производитель установил для вашего процессора. Если вы когда-нибудь захотите вернуться к исходным настройкам для устранения неполадок или тестирования производительности, просто перейдите в папку ThrottleStop, найдите файл «ThrottleStop.ini» и переименуйте его или удалите его, затем выключите компьютер, прежде чем запускать его (не начать сначала). Это очистит все настройки или регистры, установленные программой.

Примечание: Если вы получаете сообщение об ошибке, что TS не может быть запущен из-за файла с именем «MFC120u.dll »не удалось найти, вам нужно будет загрузить и установить 64-разрядные и 32-разрядные распространяемые пакеты Visual C ++ 2013.

Если вы когда-нибудь столкнетесь с проблемами с настройками, вызывающими немедленные сбои или все остальное сбои, удалите файл ThrottleStop.ini, чтобы сбросить все сделанные вами изменения.

Интерфейс

Теперь мы рассмотрим основные функции и терминологию, которые вам нужно знать, чтобы разобраться в TS. Если вы впервые настраиваете регистры процессора, большая часть этой терминологии будет для вас новой.Однако, как только вы поймете основное значение и функции каждой настройки, настройка станет для вас второй натурой. Поскольку это последнее (2019 г.) издание этого руководства, давайте начнем с знакомства с новейшими функциями.

Главное окно ThrottleStop 8.70.6. Также отсюда доступны панель опций, утилита TS Bench, оснастки FIVR (напряжение) и TPL (турбо-ограничение).

Новые функции с 2017 г. (8.48)

Пользовательский логотип — Начиная с TS 8.70.5 , теперь можно настроить приложение с помощью собственной пользовательской графики. Это можно сделать относительно легко, добавив изображение в главный каталог TS под названием «logo.png». Изображение может иметь максимальный размер 230 × 90 или меньше.

MHz / VID Min — Вы можете быстро свернуть приложение TS, щелкнув по числам рядом с VID или по показаниям в МГц. Обратите внимание, что приложение будет свернуто либо на панели задач, либо на панели задач, в зависимости от того, как оно настроено.

Щелчок по значениям VID или MHz немедленно сворачивает приложение в нужное вам местоположение.

Главное окно: внизу

В нижней панели главного окна TS вы увидите несколько кнопок с основными функциями: Сохранить, Параметры, Выключить (Вкл.), TS Bench, Batt, GPU и сворачивающуюся стрелку, чтобы скрыть это бар.

Сохранить — Сохраняет текущие настройки в файл ThrottleStop.ini (находится в директории TS).

Опции — Переход в меню опций для ThrottleStop.

При нажатии кнопки «Параметры» открывается оснастка параметров (справа).Здесь вы можете переименовать 4 возможных профиля, установить настройки значков в трее, включить сигнализацию температуры, профили батареи и мониторинг, поведение при закрытии приложений и горячие клавиши. Мы вернемся сюда позже, когда настроим профильные сигналы тревоги на основе температуры.

Включение / выключение — Разработчик недавно признал, что, хотя эта кнопка использовала для чего-то несколько лет назад, в основном она больше не работает. Предположим, что TS будет управлять вашим процессором, пока программа работает.

TS Bench — открывает встроенную программу тестирования производительности. Хотя это не требует больших усилий, это полезно для определения того, как недавние изменения, которые вы сделали, повлияют на ваш процессор под нагрузкой. В верхнем левом углу окна вы увидите четыре переключателя. У каждого есть настраиваемое имя (в диалоговом окне «Параметры»), и каждый относится к отдельному профилю настроек для программы. Некоторые настройки универсальны для всех профилей, но большинство настроек зависит от профиля. Мы обсудим использование нескольких профилей позже.

TSBench — удобный инструмент, позволяющий не только количественно измерить производительность при различных нагрузках, но и проверить, улучшилась ли устойчивая производительность с вашими текущими активными настройками / настройками.

Главное окно: слева

В левой половине окна вы можете найти общие настройки, которые влияют либо на тактовую частоту ЦП, либо на способ работы программы:

Вне пониженного напряжения, выполняется в оснастке «FIVR», это Здесь вы найдете большинство настроек, которые вы, вероятно, будете использовать для определения поведения вашего процессора.

Модуляция тактовой частоты / Модуляция тактовой частоты набора микросхем — Эти настройки были разработаны для противодействия более старому методу дросселирования, при котором ЦП или набор микросхем работали с процентной мощностью. Для большинства новых микросхем этот метод не используется, и включение функции в ThrottleStop не повлияет.

Установить множитель — это еще одна устаревшая настройка; на старых процессорах тактовая частота определяется путем умножения скорости шины процессора на множитель. Например, старый Pentium III-M с частотой шины 133 МГц, установленной на множитель 10, будет работать на полной скорости 1.33 ГГц. На современных процессорах множители выставляются иначе. В случае с процессором Core i простое увеличение значения по умолчанию на 1 укажет процессору, что он должен работать с полной турбо тактовой частотой. Установка более высокого значения не будет иметь никакого эффекта, а установка более низкого значения будет равносильна его отсутствию.

Speed ​​Shift EPP (предпочтение по энергоэффективности) — Начиная с Intel Skylake, это стало новым низкоуровневым (непрограммным) методом управления поведением процессора. Он заменил старую технологию SpeedStep, которая требовала управления на программном уровне.Это означает, что EPP должен быть значительно более эффективным и действенным, чем SpeedStep. Если у вас процессор Skylake или новее, это должно быть включено. Примечание. На некоторых машинах Skylake (например, DelL XPS 15 9560) эта функция никогда не включалась через BIOS / прошивку, несмотря на то, что набор микросхем ее поддерживал. Если в вашей системе установлен процессор Skylake или более поздней версии, но он не включен по умолчанию в BIOS, вы можете включить его, нажав кнопку «TPL» и отметив опцию «Speed ​​Shift» в этом диалоговом окне.

Speed ​​Shift — EPP работает со значениями между 0-255, где 0 означает, что ЦП предпочтет максимальную частоту (в турбо-диапазоне, если вы не отметили «отключить турбо»), а 255 означает, что система предпочтет работать. процессор на самых низких базовых частотах. Я бы порекомендовал установить значение от 0 до 32 в любом профиле, который вы будете использовать при подключении к сети или хотите получить максимальную производительность, и по крайней мере 128 для профиля отключения / энергосбережения. Вы можете сами поиграть с этой настройкой и посмотреть, как меняются часы, при выполнении сложной задачи или при запуске TSBench. Это, наряду с «отключением турбо» и максимальными турбо тактовыми частотами в FIVR, являются основными переменными, которые вы, вероятно, захотите настроить при создании различных профилей TS.

Power Saver — Power Saver — это устаревшая функция, которая не требуется на современных процессорах.Функция энергосбережения доступна только при отключенном турбо-ускорении и сообщает вашему процессору о необходимости снизить частоту до минимума в режиме ожидания. Я полагаю, что эта функция избыточна для всего, что новее Core 2 Duo.

Отключить Turbo — Эта опция отключит возможность турбо-ускорения вашего ЦП, если она отмечена. Например, i7-7700HQ имеет базовую частоту 2,8 ГГц, но может повышать частоту до 3,8 ГГц для одноядерной рабочей нагрузки. Если вы попробовали этот ЦП и поставили этот флажок, ЦП никогда не будет пытаться разогнаться выше своей базовой частоты 2.8 ГГц. Это полезно при попытке ограничить всплески энергопотребления (например, на машинах с регулированием VRM, таких как XPS 15 9550/9560/9570) или просто для контроля температуры, когда также используется выделенный графический процессор.

BD PROCHOT — Сокращение от двунаправленного процессора Hot. PROCHOT — это метод аварийного троттлинга, который запускается, когда процессор достигает максимальной температуры (100 или 105 ° C). Например, вы часто увидите, что это срабатывает на MacBook Pro. Двунаправленный PROCHOT — это система, которую используют некоторые ноутбуки, в которой процессор будет дросселирован, когда другой компонент, такой как графический процессор, достигает установленной температуры, даже если процессор не имеет своей максимальной рабочей температуры.Отключение этого поля должно отключить эту функцию, то есть триггер горячей температуры графического процессора не должен вызывать дросселирование процессора. Имейте в виду, что это может привести к еще более высокой температуре корпуса, и я бы не рекомендовал отключать его.

Панель задач — Установка этого флажка предотвратит сворачивание ThrottleStop в лоток и вместо этого сохранит его на панели задач. Установите это по своему усмотрению. Обратите внимание, что это также определяет, где будет сворачиваться TS при нажатии на VID или MHz.

Файл журнала — Это создаст текстовый журнал с меткой времени в папке ThrottleStop.Это полезно, когда вы записываете свои часы и температуру с точностью до секунды во время теста. Отключайте его, когда он не нужен.

Stop Monitoring — Щелчок по этой кнопке переключает датчики и возможности записи ThrottleStop.

Speed ​​Step — На старых процессорах (до Skylake) переключает программное управление тактовой частотой процессора.

C1E — это должно быть включено в любое время, когда вы мобильны или вам не нужен абсолютный минимум системной задержки (работа DAW и т. Д.). Отключение этой опции должно предотвратить автоматическое отключение ядер при турбо ускорении. В выключенном состоянии частота должна оставаться близкой к максимуму, а процессор будет потреблять больше энергии.

Сверху — Окно ThrottleStop остается поверх всех других окон.

Дополнительные данные — данные регистрируются восемь раз в секунду вместо одного раза в секунду.

Главное окно: справа

Правая сторона интерфейса TS больше предназначена для мониторинга, хотя есть несколько элементов, на которые можно нажимать.

В таблице будут указаны модель вашего процессора, текущее напряжение и тактовая частота. В таблице каждая запись здесь представляет один из потоков вашего процессора. На приведенном выше снимке экрана вы можете видеть, что мой процессор, 6-ядерный Intel Core i7-9750H, имеет 12 видимых потоков. Если бы вы отключили гиперпоточность в BIOS, вы бы увидели только 6 в этом окне.

FID C0% Mod Temp Max
Идентификатор частоты / множитель частотыОбычно это равняется текущей частоте процессора, деленной на частоту FSB. Процент времени, в течение которого поток ЦП находится в состоянии максимальной производительности (C0). Он должен быть ниже при простое и выше при нагрузке. Относится к параметрам «Модуляция часов». Должно быть 100% на современном процессоре. Текущее показание температуры (C) этого ядра / потока ЦП. Самая высокая температура, достигаемая этим ядром / потоком. При правильно функционирующем тепловом решении максимальные температуры всех ядер и потоков должны быть в пределах нескольких градусов C друг от друга.Это полезно для определения того, есть ли у вас деформированный радиатор или плохое нанесение термопасты. Можно очистить, нажав кнопку «CLR» под показанием.

Package Power — оценка того, сколько энергии потребляет ваш ЦП в целом.

Temp — Текущее показание датчика микросхемы (C). Обратите внимание, что это часто отличается от температуры отдельного ядра.

Limit Reasons — Два поля здесь, одно радио и одна отметка, служат для уведомления пользователя, если произошло какое-либо дросселирование.Если поле радиоуправления TDP Throttle заполнено, это означает, что ЦП дросселируется из-за ограничений расчетной тепловой мощности (TDP). Например, если у вас есть ноутбук с адаптером переменного тока мощностью 135 Вт, питающим i7-9750H и Nvidia GTX 1650, запуск интенсивной игры или теста может привести к тому, что комбинация этих компонентов превысит общий допустимый TDP для системы, и, следовательно, это будет дроссель. Если отмечено поле PROCHOT [#] C , значит, ЦП в какой-то момент достиг максимальной температуры, указанной производителем.В случае с моим ThinkPad X1E Gen 2 Lenovo в предыдущем обновлении BIOS установила значение 92C.

FIVR, TPL и C [#] — это более технические модули.

Ниже этой диаграммы расположены 5 кнопок: FIVR , TPL , BCLK , C # , DTS и CLR . Однако только три из них делают что-либо существенное, и мы будем в основном беспокоиться только о двух из них: FIVR и TPL, хотя C [#%] удобен для обеспечения правильного перехода вашего процессора в нижнюю -силовые государства.

CLR сбросит записи дросселирования и температуры.

Нажатие на DTS просто изменит показания температуры в градусы от теплового предела, а не на абсолютную температуру (т.е. 25 DTS будет означать 80C, 0 DTS будет 105C на многих чипах).

C #% покажет состояние каждого из потоков вашего ЦП с точки зрения его состояния питания и использования. Это полезно при отслеживании вредоносных программ и оптимизации срока службы батареи.

BLCK при нажатии отправляет запрос на пересчет шины и тактовой частоты вашего процессора.

TPL — это модуль Turbo Power Limit, который в основном полезен для включения Speed ​​Shift на поддерживаемых ноутбуках, для которых он не включен в обновлении BIOS (например, XPS 9550 и 9560). На некоторых машинах некоторые пользователи утверждали, что могут устанавливать ограничения PL1 и PL2 с помощью этого модуля, хотя лично я не мог этого сделать.

FIVR означает полностью интегрированный стабилизатор напряжения, и именно здесь мы скоро перейдем к понижению напряжения нашего процессора.Однако сначала давайте вернемся к параметрам

Параметры

Используйте диалоговое окно «Параметры» для настройки сигналов тревоги и профилей для автоматической работы.

Прежде чем мы перейдем к понижению напряжения, важно сначала установить некоторые параметры. Вы можете присвоить каждому профилю имя или номер, чтобы их было легче отслеживать. Я рекомендую установить хотя бы один профиль на переменный ток и один на батарею, а также на «Минимизировать запуск» и «Минимизировать при закрытии», поскольку я всегда запускаю TS в лотке на всех своих компьютерах.Если на вашем компьютере есть выделенный графический процессор, установите флажок, соответствующий вашей карте (Nvidia или AMD). После того, как вы выбрали свой графический процессор (если есть), закройте и повторно запустите ThrottleStop, чтобы настройки вступили в силу. Теперь вы должны увидеть, что температура вашего графического процессора отображается ниже температуры вашего процессора. Возможно, стоит отметить, что если вы не планируете использовать температуру графического процессора для запуска какого-либо вторичного профиля, вам не нужно устанавливать этот флажок. Вполне возможно, что опрос температуры графического процессора может иногда разбудить его, но я сомневаюсь, что в любом случае это существенно повлияет на время автономной работы.

Пониженное напряжение

Первое, что мы сделаем, это снизим температуру и энергопотребление при одновременном повышении производительности за счет понижения напряжения. Понижение напряжения немного снижает напряжение, подаваемое на ЦП. Первое, что спрашивают люди: «Почему Intel не делает этого по умолчанию?», И ответ на этот вопрос заключается в том, что все микросхемы разные: одни могут понижать напряжение до -160 мВ, другие — только до -60 мВ. Производители кремния на всякий случай любят оставлять немного запаса, хотя некоторые OEM-производители, такие как Apple и Razer, сейчас снижают напряжение процессоров своих ноутбуков с завода.Вы по-прежнему сможете понизить напряжение на микросхеме с предварительным пониженным напряжением, но, конечно, не ожидайте увидеть такого значительного улучшения, как в противном случае.

Нет никакого риска понижения напряжения (в отличие от перенапряжения), и худшее, что может случиться, если вы попытаетесь понизить напряжение слишком сильно, это то, что вы получите зависания или BSOD (часто при стресс-тестах, но также и в режиме ожидания). Чтобы проверить пониженное напряжение, запустите тест. Иногда он сразу вылетает, и вы узнаете, что слишком сильно понизили напряжение. В других случаях пониженное напряжение будет работать для тестов, но может привести к сбоям на холостом ходу.По собственному опыту я обнаружил, что пониженное напряжение наименее стабильно при работе от батареи. Если ваше пониженное напряжение стабильно на холостом ходу и нагружается при работе от батареи, вы можете быть уверены, что оно будет успешно работать с этими значениями при питании от сети переменного тока. Если у вас все-таки происходит сбой (часто BSOD, но иногда и резкое зависание), попробуйте уменьшить все ваши пониженные напряжения на 5 мВ за раз и посмотрите, сохраняется ли проблема. Как правило, слишком сильное пониженное напряжение процессора проявляется в зависании или BSOD, в то время как слишком сильное пониженное напряжение графического процессора Intel приводит к сбою при запуске графического теста.

Модуль FIVR: Здесь происходит магия пониженного напряжения. Нас больше всего интересует пониженное напряжение «CPU Core» и «CPU Cache».

Нажмите кнопку FIVR , чтобы перейти к Turbo FIVR Control. Здесь вы увидите множество вариантов и ползунков, этот процесс на самом деле очень прост. Убедитесь, что у вас выбран правильный профиль (напряжения могут зависеть от профиля), затем установите флажок «Разблокировать регулируемое напряжение» в разделе «Напряжение ядра процессора». Под «контролем FIVR» находятся 6 элементов, но нас интересуют только три: ядро ​​процессора, кэш процессора и графический процессор Intel.Фактически, ядро ​​ЦП и кэш ЦП почти всегда должны иметь одно и то же значение.

Убедитесь, что выбран переключатель «Adaptive», а также ядро ​​процессора, и теперь мы можем выбрать для него пониженное напряжение. Отрегулируйте только напряжение смещения. Уровень пониженного напряжения в значительной степени зависит от того, какой у вас чипсет. В целом, современные мобильные процессоры очень хорошо понижают напряжение (от -125 до 165 мВ), в то время как более старые (чипы серии Core 3-го и 4-го поколения) могут понижать напряжение только 40-50 мВ. В этом руководстве я предлагаю консервативное пониженное напряжение -80 мВ для ядра вашего процессора.Как только это будет сделано, нажмите «CPU Cache» и выполните те же действия. Ядро ЦП и кэш ЦП обычно должны иметь одинаковое пониженное напряжение. Раньше предлагалось запустить скромное пониженное напряжение -50 мВ на iGPU, но сейчас это вызывает некоторое беспокойство. Некоторые утверждают, что это приводит к проблемам со стабильностью при выходе из ждущего режима и мало способствует снижению температуры. Если вы сомневаетесь, просто оставьте 0.

После того, как вы сделали Core, Cache и iGPU, я рекомендую нажать «Применить». Если напряжение падает, и сбой не происходит сразу, выберите «ОК — Сохранить напряжения немедленно», так как очень раздражает повторный ввод всех значений напряжения после сбоя во время тестирования.Прежде чем применять пониженное напряжение к другим профилям, потратьте некоторое время на использование компьютера в различных сценариях, чтобы убедиться, что они стабильны.

Профили

После настройки пониженного напряжения рекомендуется настроить как минимум два профиля (если у вас есть ноутбук). Первый профиль должен быть установлен в параметрах как ваш профиль AC. Установите флажок «Профиль батареи» и выберите другой профиль для использования от батареи (см. Приведенный выше снимок экрана с параметрами для иллюстрации этого).Это заставит ThrottleStop автоматически переключаться между двумя профилями в зависимости от того, работает ли он от батареи.

Ваш профиль переменного тока, вероятно, должен быть самым производительным, потому что нет необходимости учитывать время автономной работы. Я рекомендую установить для параметра Speed ​​Shift значение 64 или ниже для максимальной производительности в этом профиле.

Теперь щелкните поле в главном окне для того профиля, который вы хотите использовать при работе от батареи. Если время автономной работы вызывает беспокойство, я рекомендую установить флажок «отключить турбо».Кроме того, более консервативное значение Speed ​​Shift также поможет продлить срок службы батареи. Значения от 128 до 256 — это значения, ориентированные на срок службы батареи.

Третий профиль может быть полезен в качестве отказоустойчивого средства для охлаждения ноутбука при достижении определенной температуры. Вернитесь в диалоговое окно «Параметры», и вы увидите раздел с надписью «Тревога». Вместо того, чтобы разбудить вас громким шумом, эта функция активирует профиль по вашему выбору при соблюдении определенных условий. Помните, что DTS относится к числу градусов от максимальной температуры, поэтому значение DTS 1 означает 100C на i7-7700HQ.Это все еще довольно жарко, поэтому мне нравится использовать DTS 20 (80C). Ниже вы можете указать, какой профиль вы хотите активировать (выберите номер вашего «отказоустойчивого» профиля). Повторите процесс для графического процессора, если вы его отслеживаете, отметив, что это поле измеряется в градусах Цельсия, а не в формате DTS. Этот метод весьма полезен для управления дросселированием на машинах, которые были плохо настроены для ограничения их TDP, например, XPS 15 7590 при запуске

Нажмите «ОК» и перейдите к своему профилю отказоустойчивости из модуля FIVR .Этот третий профиль должен быть настроен на срабатывание одного или обоих ваших сигналов тревоги (задается в опциях). Этот профиль должен быть разработан так, чтобы укрощать ваш ЦП по разным причинам, например, для обеспечения большей мощности и теплового запаса графическому процессору в системе с общим радиатором. Попав в FIVR , вы, вероятно, захотите снизить максимальные частоты турбо в левом нижнем углу. Например, если вы установите 32 в качестве максимального множителя для всех операций с использованием 1-6 ядер, тогда ваш процессор никогда не будет разгоняться выше 3,2 ГГц в этом профиле.В главном окне вы также можете играть с более высокими значениями EPP , например 128-256. В качестве альтернативы вы можете установить флажок «отключить турбо» в главном окне в этом профиле, чтобы ограничить максимальную частоту другим способом, но, учитывая низкие базовые частоты чипов Intel 1 x ГГц в настоящее время, это может немного снизить производительность. слишком сильно .

Теперь, когда ваш процессор или графический процессор достигает желаемого предела температуры (установленного настройкой сигнала тревоги в параметрах), ThrottleStop должен автоматически переключаться на назначенный профиль, пока температура не упадет.Как только они упадут ниже порога, он автоматически вернется к вашему профилю AC по умолчанию.

Этот метод контроля температуры часто предпочтительнее, чем позволить ноутбуку управлять своим процессором и температурами в соответствии с настройками производителя, так как это позволяет вам эффективно устанавливать собственный индивидуальный температурный потолок.

Автоматизация запуска TS при запуске

После того, как вы закончите это руководство и ваш компьютер будет работать более эффективно, давайте настроим ThrottleStop на запуск при запуске с помощью планировщика заданий. Для этого есть пошаговое руководство, написанное самим Кевином здесь , когда вы будете готовы.

Заключение

На этом ваше вводное руководство по прекрасному и производительному миру ThrottleStop завершается! Из-за природы современных процессоров и вариантов между системами всегда существует вероятность того, что функция, которая раньше работала одним способом, может вести себя несколько иначе на новых машинах и архитектурах. Если вы заметили, что что-то работает не так, как описано, попробуйте оставить здесь сообщение или опубликовать сообщение в официальной теме на NotebookReview! Удачной настройки!

Заявление об ограничении ответственности: Наш контент поддерживается читателями.Если вы совершаете покупку по некоторым ссылкам на нашем сайте, мы можем получать партнерскую комиссию. Выучить больше. .

Преждевременное отключение напряжения — Battery University

Узнайте, что вызывает короткое время работы

Не вся энергия батареи может или должна использоваться при разрядке; какой-то резерв почти всегда остается нарочно после отключения оборудования. На это есть несколько причин.

Большинство мобильных телефонов, ноутбуков и других портативных устройств отключаются, когда литий-ионный аккумулятор достигает 3,00 В на элемент при разряде. На данный момент у батареи осталось около 5 процентов емкости.Производители выбирают этот порог напряжения, чтобы сберечь немного энергии для домашнего хозяйства, а также уменьшить нагрузку на аккумулятор и обеспечить некоторый саморазряд, если аккумулятор сразу не зарядить. Этот льготный период в пустом состоянии может длиться несколько месяцев до тех пор, пока саморазряд не снизит напряжение литий-ионного аккумулятора примерно до 2,50 В на элемент, после чего размыкается схема защиты, и большинство блоков перестанут работать с обычным зарядным устройством. (См. BU-808a: Как разбудить спящий литий-ионный аккумулятор)

Электроинструменты и медицинские устройства, потребляющие большой ток, имеют тенденцию преждевременно повышать напряжение батареи до преждевременного отключения.Это особенно заметно при низких температурах и в ячейках с высоким внутренним сопротивлением. Эти батареи могут иметь достаточную емкость после отключения; их разряд с помощью анализатора батарей при умеренной нагрузке часто дает остаточную емкость 30 процентов. На рисунке 1 графически показано напряжение отключения.

Рис. 1: Изображение оборудования с высоким напряжением отключения.

Портативные устройства не используют всю доступную мощность батареи и оставляют часть энергии.

Предоставлено Cadex

Чтобы предотвратить преждевременное отключение при высокой нагрузке или низкой температуре, некоторые производители устройств могут снижать конечное напряжение разряда. Литий-ионный аккумулятор в электроинструменте может разрядить аккумулятор до 2,70 В на элемент вместо 3,00 В на элемент; Литий-фосфатный может упасть до 2,45 В / элемент вместо 2.70 В / элемент, свинцово-кислотный до 1,40 В / элемент вместо обычных 1,75 В / элемент и NiCd / NiMH до 0,90 В / элемент вместо 1,00 В / элемент. (См. BU501: Основы разрядки)

Промышленные приложения нацелены на достижение максимального срока службы, а не на оптимизацию времени работы, как это делается с потребительскими товарами. Это также относится к электрическому силовому агрегату; батареи в гибридных автомобилях и электромобилях редко полностью разряжаются или заряжаются; большинство из них в новом состоянии заряжены от 30 до 80 процентов.Это наиболее эффективная рабочая полоса пропускания; он также обеспечивает самый долгий срок службы. Глубокий разряд до полного разряда после полного заряда вызовет чрезмерную нагрузку на литий-ионный аккумулятор. Точно так же спутники используют только среднюю полосу батареи, называемую «сладкой зоной». Рисунок 2 иллюстрирует «сладкую зону» батареи.

Рис. 2: Сладкая зона литий-ионной батареи для увеличения срока службы.

Использование литий-ионных аккумуляторов в «сладкой зоне» продлевает срок службы батареи, поскольку частичный цикл менее напряжен, чем полный.Поскольку емкость уменьшается по мере использования, система управления батареей (BMS) может задействовать весь рабочий диапазон батареи.

Предоставлено Cadex


Повышенное внутреннее сопротивление делает щелочные и другие первичные батареи непригодными для работы с высокими нагрузками. Сопротивление возрастает по мере истощения клетки. Это вызывает преждевременное отключение, когда устройство потребляет некоторый ток, и остается много энергии. Первичные батареи имеют большую емкость и хорошо работают в новом состоянии, но вскоре теряют мощность, как опускающийся воздушный шар.(См. BU-106: Основные батареи)

Последнее обновление 2019-07-09


*** Пожалуйста, прочтите комментарии ***

Комментарии предназначены для «комментирования», открытого обсуждения среди посетителей сайта. Battery University отслеживает комментарии и понимает важность выражения точек зрения и мнений на общем форуме. Однако при общении необходимо использовать соответствующий язык, избегая спама и дискриминации.

Если у вас есть предложение или вы хотите сообщить об ошибке, используйте форму «свяжитесь с нами» или напишите нам по адресу: BatteryU @ cadex.com. Нам нравится получать от вас известия, но мы не можем ответить на все запросы. Мы рекомендуем размещать свой вопрос в разделах комментариев для Battery University Group (BUG).

Предыдущий урок Следующий урок

Или перейти к другой артикуле

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *