И тут встаёт вопрос в том, что чипам графики и процессора нужно довольно низкое напряжение — менее полутора вольт. И это создает проблемы. Допустим, видеокарта может потреблять 350 и даже более Ватт. Учитывая, что напряжение питания на чип составляет порядка 1,35 Вольт, то получается, что ток в подводящих кабелях должен быть около 260 Ампер. И для передачи такого тока с малыми потерями на 1 метр от блока питания до видеокарты вам нужно будет хотя бы провод сечением в 120-150 квадратных мм. Это должен быть кабель толщина которого примерно как у большого пальца на руке, плюс изоляция и выходит штуковина в почти два сантиметра диаметром. И это всё из меди. Даже отбрасывая вопросы того какими должны быть клеммы для того чтобы они не плавились встают вопросы гибкости такого кабеля, а также токоподводящие кабели будут в несколько раз дороже тех блоков питания, что сейчас продаются.

В общем проблема точно такая же как и с электростанциями. Поэтому требуются компромиссы при которых часть задач по преобразованию отводится в блок питания, а часть остаётся за материнской платой (более того часть отводится сейчас самим процессорам, которые одно входное напряжение трансформируют в несколько более низких уже внутри себя).

Если нам надо использовать VRM, почему весь блок питания нельзя разместить на материнской плате?

Если представить что все вопросы по трансформации брали бы на себя материнские платы, то это бы вызвало ряд проблем. Во первых питание у нас идёт 230 Вольт переменного напряжения. То есть прямо на материнской плате пришлось бы разводить и часть включающую в себя переменное напряжение. А это тоже проблема, и проблема в наводках. Корпуса блоков питания металлические по двум причинам. Первая — это вопрос пожарной безопасности, то есть в случае возникновения открытого горения внутри блока питания — огню через какое-то время будет нечего жечь, корпус при этом не пропустит огонь наружу и горение прекратится. А вторая причина — корпус блока питания металлический и заземлён и он экранирует наводки от переменного напряжения. То есть если бы у нас преобразование происходило на материнской плате, то и в динамиках у нас постоянно бы фонили 50 Герц от розетки и было бы намного больше ошибок записи и чтения данных, особенно на устройствах которые либо записывают и читают изначально по аналоговому (например жёские диски), либо имеют много градаций логических уровней, или требуют точных зарядок и разрядок каких-то элементов, то есть это SSD диски, оперативная память и тому подобное. Всё это бы было плохо электромагнитно совместимо с той частью материнской платы которая бы получала переменное напряжение. Вторая проблема — напряжение 230 Вольт достаточно большое, чтобы пробивать через живые ткани человека, поражая электрическим током пользователя который будет недостаточно аккуратен. А это, помимо прочего, и законодательные проблемы. То есть нельзя будет сертифицировать для розничной продажи отдельные комплектующие, можно было бы в таком случае продавать только полностью собранные компьютеры в корпусе без доступа к его содержимому пользователей. И это тоже проблема.

Поэтому такая штука как отдельный блок питания и существует. И она занимается тем чтобы получать из розетки переменное напряжение, а выдавать несколько наиболее потенциально востребованных выходных постоянных напряжений, но достаточно высоких, чтобы токи были не очень большими, и можно было использовать провода адекватных сечений, но при этом напряжение должно быть не настолько высокое,  чтобы пользователя могло ударить током, и чтобы в целом свести возможности случайных замыканий и пробоев к минимуму. И в настоящий момент такое напряжение — это напряжение 12 Вольт. Блок питания выдаёт и другие напряжения, но для самых требовательных компонентов по мощности используются именно 12 Вольтовые линии, так как обеспечивают наименьшие потери при передаче тока.

А всё остальное — то есть преобразование 12 Вольт в более низкое напряжение — это уже выполняется на материнской плате или на плате видеокарты в непосредственной физической близости к самим кристаллам.

Как преобразовать напряжение в более низкое?

И тут возникает главное НО. Дело в том, что переменный ток трансформировать с малыми потерями в мощности довольно просто. Надо намотать катушки с нужными пропорциями витков и поместить их в общий замкнутый магнитный контур и всё. С постоянным напряжением, выходящим из блока питания, трансформатор будет работать только как кипятильник, ничего преобразовывать он не будет.

И тут на помощь приходит импульсный понижающий преобразователь напряжения. Чаще всего мы все эту область называем как VRM.

А характеризуются VRM возможным преобразуемым током и создаваемыми пульсациями. Но эти цифры никто не указывает, а указывают как правило только число фаз питания или число цепей питания. А максимальный ток вообще производители не указывают, потому что иногда меняют элементы в VRM на получше, если первые версии показали проблемы и выходы из строя или на похуже, если производитель хочет сэкономить в ущерб запасу по передаваемой мощности. И чтобы понять что такое фазы, а что такое цепи или линии питания и в чём разница между цепями и фазами нужно для начала понять общий смысл работы импульсного преобразователя напряжения.

Представьте, что у вас есть питание в 12 Вольт, а вам надо 2 вольта.

Кто хорошо помнит школьный курс физики тот может вспомнить, что можно разбить нагрузками цепь так, что в нужных частях вы получите меньшее напряжение. В таком случае альтернативная ветвь либо должна выполнять какую-то другую полезную работу, либо просто рассеивать мощность в тепло.

Данных вид понижающих преобразователей существует и называется линейным регулятором напряжения и бывают случаи когда применяют именно такой метод, но у нас с вами значительная мощностная нагрузка и нам надо очень сильно снизить напряжение, то есть мы берём малую долю от исходных 12 Вольт. В случае использования линейного преобразователя напряжения КПД такого снижения был бы очень низким. Вдобавок у нас процессор и видеокарта потребляют всегда разное количество мощности, а значит и другая нагрузка должна постоянно меняться чтобы напряжение всегда создавалось правильное. То есть это не будут просто резисторы как на схеме, нужна управляемая нагрузка, которую, как правило, ещё и тоже нельзя перегревать, то есть создаётся много проблем.

Этот метод нам не подходит.

В нашем случае куда лучше подойдёт импульсный преобразователь, чтобы понять общий смысл его работы приведу пример. Допустим если у нас за секунду первую 1/6 времени будет 12 Вольт, а оставшихся ⅚ секунды 0 Вольт, то в среднем у нас будет 2 Вольта, которые нам и надо получить.

С точки зрения математики всё прекрасно, мы получили из 12 Вольт — 2 Вольта с КПД 100%, но с точки зрения техники у нас всё равно 12 Вольт вперемешку с отсутствием питания и работать это не будет. Благо есть методы позволяющие частично решить эту проблему. Существует такое электротехническое решение как LC фильтр применяемый в куче разных мест.

Данная конструкция не даёт происходить любым изменениям очень резко, то есть все переходные процессы становятся заторможенными во времени. В том числе размываются и наши включения/выключения. 

И в итоге на выходе мы получаем некое подобие постоянного напряжения и некое подобие относительно высокого КПД. Естественно это не 100%, но куда выше, чем в линейном преобразователе.

Проблема только в том, что мы всё равно не получаем постоянное напряжение как в линейном преобразователе потому что есть пульсации напряжения.

И если супер критично отсутствие этих пульсаций то и применяется линейный преобразователь напряжения. Для процессора эти пульсации тоже критичны. Дело в том, что процессор работает на частотах выше, чем происходит пульсирующее включение питания, а значит в отдельные такты он будет менее стабильным, так как получает недостаточное напряжение для питания, то есть для стабильной работы придется завышать напряжение, так чтобы в моменты падений между импульсами было достаточно стабильности, то есть среднее напряжение должно быть излишним, что ухудшит энергоэффективность работы. Помимо этого — высокие пульсации — это ещё и наводки, то есть помехи при работе.

Но проблема эта не единственная. Есть вторая сложность, которая заключается в том, что процессор потребляет довольно много энергии.

Как работает VRM?

И тут уже стоит перейти к тому как же всё таки происходит генерация этих самых импульсов напряжения, чтобы понять почему высокие токи — это проблема.

В классическом исполнении мы для подачи импульсного питания ставим сборку из двух MOSFETов которые в данном случае чаще называют ключом (по русски мосфетами в данном случае называются МДП транзисторы с изолированным каналом N типа).

Суть таких транзисторов заключается в том, что он состоит из трёх областей кремния с разным лигированием, так что заряды просто так не могут преодолеть центральную часть, то есть центральная часть отталкивает от себя заряды подаваемые в крайние области. То есть по умолчанию он работает как диэлектрик не пропуская ток. Но если чуть-чуть помочь зарядам преодолеть малую область пространства центральной части, то заряд пройдёт. Собственно если подать напряжение на затвор, то есть к электроду у центральной части, то создаваемое электромагнитное поле поможет подровнять в центральной области потенциальную яму, которую не могут преодолеть заряды, и образуется в центральной области переход по которому между крайними частями начинает идти ток, а если с центрального электрода опять убрать заряд, то ток опять перестаёт идти через центральную часть.

И эти переключения режимов могут происходить часто и быстро.

Но сами по себе транзисторы не могут открываться и закрываться, затворами нужно управлять. Для того чтобы это происходило правильно нужен драйвер который и отвечает за управление базой.

Но проблема в том, что в задачи драйвера входит только управление затворами. Он не знает на сколько их надо открывать по времени. Нагрузка, то есть потребление процессором, постоянно меняется, и это проблема, потому что от увеличения нагрузки может происходить просадка напряжения и эти драйверы должны не бездумно включать и выключать течение тока, а делать это на необходимое время. И это необходимое время включения драйверу сообщает контроллер.

Контроллер в режиме реального времени отслеживает состояние питания и быстро корректирует требуемые изменения скважности импульсов, этим требованиям подчиняется драйвер который уже управляет затворами транзисторов.

Но вернёмся к двум ранее высказанным проблемам. Первая — это высокие токи, а вторая — это пульсации.

Начнём с высоких токов.

Дело в том, что геометрические размеры перехода для тока в транзисторах значительно ограничены, то есть у нас получается место с малым сечением проводника в транзисторе, а это значит что в этом месте есть сопротивление и как следствие нагрев. Обычно применяются мосфеты способные передать через себя от 20 до 60 Ампер. С ними есть ещё одна неприятная особенность, что их характеристики зависят от температуры. Кроме того в момент переходного процесса между работой как диэлектрик и проводник — транзистор также является далеко не идеальным проводником, то есть несмотря на то что мы их используем как ключи постоянно закрывая и открывая с высокой частотой — это не самый их любимый режим работы. И эти характеристики портятся от роста температур. То есть при приближении силы тока к заявленным пределам — происходит повышенный нагрев выше 80 градусов, который ещё ухудшает характеристики перехода, отчего нагрев происходит интенсивней, от чего ещё сильнее ухудшаются характеристики от чего нагрев становится ещё выше, от чего характеристики ещё ухудшаются и… вы поняли.

Решается вопрос с недостатком пропускной способности по току довольно просто. Ставится просто несколько цепей питания (не путать с фазами питания, об этом будет чуть позже).

Допустим надо обеспечить пропускание 300 Ампер через VRM, производитель, берёт, допустим, 50 Амперные транзисторные сборки, делит 300 А на 50 А и получает — 6. Именно столько цепей питания потребуется. А если взять 30 Амперные, то надо поставить 10 цепей питания (300/30=10). Ни то ни другое не является худшим или лучшим решением в плане передачи тока. Худшим решением является когда производитель железки заказывает разработку VRM, скажем на 100 Ампер, а маркетологи пишут, что на это можно поставить i9 9900ks и называют плату оверклокерской.

А вот со второй проблемой — пульсациями — всё сложнее.

Если просто так поставить много цепей питания — это не решит вопрос пульсаций ровным счётом никак.

Но и тут есть целых два варианта уменьшения пульсаций.

Первый — более очевидный. Если делать импульсы пропорционально чаще и при этом короче по длине, то будет гораздо короче промежуток времени на котором происходит сглаживание.

И этот метод отлично работает и применяется довольно широко, особенно в оверклокерских материнских платах. Проблема только в том, что режим переключения далеко не самый любимый для транзисторов. То есть при увеличении частоты увеличивается нагрев и падает КПД VRM. Но метод этот всё равно применяется очень активно. Допустим лет 5 назад оверклокерские платы давали возможность делать переключения в лучшем случае по 500 тыс раз в секунду, то есть 500 КГц. Сейчас уже вполне себе средние платы имеют частоту 500 КГц, есть множество видеокарт с частотой даже выше. А топовые оверклокерские материнские платы имеют частоту переключений в 1 МГц. Но это всегда был метод в тупую и вспомогательный. Он работает и очень хорош, но имеет минусы в ухудшении эффективности.

Есть методы и не в тупую. Не в тупую потому что не приносят ухудшений в КПД и в разы снижают пульсации.

В реальности, я напомню, у нас цепей питания не одна, а больше. И это важно не только для того чтобы увеличить максимальный преобразуемый ток.

В теории возможно одновременное управление этими цепями питания, то есть управление таким образом, что все импульсы включения будут совпадать во всех цепях.

Но если промежутки включения в каждой из цепей сместить, равномерно распределив по всему периоду времени, то пульсаций станет меньше, при этом мы не получаем никаких отрицательных эффектов, виртуально частично имитируя более высокую частоту. Цепи питания со смещением импульсов друг относительно друга называются уже не просто цепями питания, они называются фазами питания.

И тут начинается путаница. дело в том, что иногда число фаз и цепей равны друг другу, а иногда эти числа разные. То есть если все цепи питания разнесены друг относительно друга по фазам срабатывания импульсов, то число фаз и число цепей равно, и каждая цепь имеет уникальную фазу в работе. А если, допустим, есть 4 цепи питания, но две пары из них синфазны, то есть имеют совпадающие фазы, то в таком случае это будет 4 цепи питания, но при этом две фазы питания. С точки зрения первой проблемы — передачи большого тока это будут именно 4 цепи питания и они ничем не хуже, чем такие же цепи, но не синфазные, но с точки зрения уменьшения пульсаций, это будет две фазы.

Теперь разберёмся кто же отвечает за смещение фаз.

И тут не всё просто.

Напомню, что у нас есть контроллер, есть драйвер и пара транзисторов с фильтром.

Задача распределить открытие цепей питания по разным фазам ложится на плечи контроллера. Одна из характеристик контроллеров — это число выходных каналов для управления драйверами. Соответственно если таких каналов 8, то такой контроллер может управлять драйверами так чтобы те обеспечили 8 разных фаз питания. Если 6, то 6 и т.д.

И несколько лет назад — на этом бы рассказ и закончился. То есть контроллер управляет драйверами каждый со своим смещением по фазе, те управляют транзисторами со смещением по фазе и так это и работает. А если цепей питания больше, чем максимально может выдать фаз контроллер, значит часть цепей работает синфазно, то есть, допустим, цепей питания 8, а фаз питания — 4.

Но сейчас — это уже не так. Дело в том, что часть задач по разбитию на фазы взяли на себя драйвера. То есть драйвер может получить от контроллера сигнал со своим смещением по фазе и уже сам драйвер может обслуживать более 1-ой цепи питания, самостоятельно разделяя эти цепи на фазы.

В текущий момент драйвера уже умеют разбивать одну фазу на свои 4 подфазы, но в процессорных VRM используется сейчас либо фазы с чистым управлением от контроллера либо фазы полученные драйверами удвоителями, называемых даблерами, квадреры, то есть драйвера делящие одну фазу на 4 до материнских плат ещё не добрались, а вот в видеокартах они периодически встречаются.

Выводы

Теперь вы уже должны понимать разницу между цепями и фазами. Ну и то что количество цепей и максимальный ток на транзисторах описывает возможный передаваемый ток, а количество фаз описывает как хорошо происходит борьба с пульсациями.

Если вы нашли ошибку, пожалуйста, выделите фрагмент текста и нажмите Ctrl+Enter.

Видео на YouTube канале «Этот компьютер»

Дефицит XBox холодильников, Android приложения в Windows 11, Intel Alder Lake | InfoCAST #049

Гибридные настольники от Intel. Производительность и сроки выхода. Ручные XMP профили в DDR5

Двухкаскадное охлаждение — ФРЕОНКА и ПЕЛЬТЬЕ: 2 в 1

Windows 11. Что не успели исправить к релизу?

Топовые материнские платы. За что такие деньги?

Китайская ARM, m.2 на PCI-e v5, процессоры дешевеют, видеокарты дорожают | InfoCAST #048

Материнская плата — нервная система компьютера. Из чего она состоит?

Одно и двухканал памяти в современных процессорах

Как изменится мир, если NVIDIA купит ARM?

Intel Alder Lake (12 gen) | Две новые микроархитектуры на одно поколение.

InfoCAST #047 | Новости о 12-ом поколении Intel, 3D компоновка от AMD…

Инструменты техноблогинга. Чем делаются тесты? Бесплатное ПО от моего канала.

Знакомство с подсистемой VOLTage

Подсистема VOLTage задает параметры выходного напряжения.

Пример

Ниже описаны стандартные процедуры, выполняемые с помощью подсистемы VOLTage.

1. Выберите форму, амплитуду и смещение сигнала: для выбора функции, частоты, амплитуды и смещения используйте команду APPLy или команды FUNCtion, FREQuency, VOLTage и VOLTage:OFFSet.
   
2. Установка единиц измерения для выходной амплитуды:VOLTage:UNIT
3. Установка выходной амплитуды:VOLTage
4. Установка напряжения смещения постоянного тока:VOLTage:OFFSet
5. Установка максимального и минимального уровня напряжения:VOLTage:HIGH и VOLTage:LOW
6. Выбор предельных значений выходного напряжения для защиты тестируемого прибора:VOLTage:LIMit:HIGH, VOLTage:LIMit:LOW и VOLTage:LIMit:STATe
7. Выбор состояния автоматического диапазона для всех выходных функций:VOLTage:RANGe:AUTO
8. Установка объединения напряжения каналов для синхронизации амплитуды и смещения (только двухканальные приборы):VOLTageLCOUPle[:STATe]

В данном примере показана процедура, описанная выше.

SOURce1:FUNCtion SQU
SOURce1:FREQuency +1.0E+06
SOURce1:VOLTage +0.5
SOURce1:VOLTage:OFFSet +0.5
SOURce1:FUNCtion:SQUare:PERiod +1.0E-06
SOURce1:FUNCtion:PULSe:PERiod +1.0E-06
SOURce1:VOLTage:LIMit:LOW +0.0
SOURce1:VOLTage:LIMit:HIGH +1.0
SOURce1:VOLTage:LIMit:STATe 1
OUTP1 ON
SOURce2:FUNCtion SIN
SOURce2:FREQuency +1.0E+06
SOURce2:VOLTage +2.0
SOURce2:VOLTage:OFFSet +0.0
SOURce2:VOLTage:LIMit:LOW -1.0
SOURce2:VOLTage:LIMit:HIGH +1.0
SOURce2:VOLTage:LIMit:STATe 1
OUTP2 ON

[SOURce[1|2]:]VOLTage {<

Задает выходную амплитуду.

• Далее показано отношение напряжения смещения и выходной амплитуды. Vmax (В максимальное) – это максимальное пиковое напряжение для выбранной выходной нагрузки (5 В для нагрузки 50 Ом или 10 В для высокоимпедансной нагрузки).

  |Voffset| < Vmax — Vpp/2

  Если задаваемое напряжение смещения является недопустимым, прибор отрегулирует его до максимально значения напряжения постоянного тока, разрешенного для заданной амплитуды. При использовании интерфейса дистанционного управления также будет сгенерировано сообщение об ошибке «Data out of range».

• Различия при использовании интерфейса дистанционного управления и элементов управления передней панели.
  
• Интерфейс дистанционного управления: При установке амплитуды с интерфейса дистанционного управления для достижения необходимой амплитуды может измениться сдвиг. На дисплее прибора отобразится сообщение об ошибке «Data out of range» или «Settings conflict». Если задаваемое напряжение смещения является недопустимым, прибор отрегулирует его до максимального значения, разрешенного для заданной амплитуды.
• Лицевая панель: При установке амплитуды с использованием элементов управления передней панели настройка смещения не изменяется. Если задаваемое значение амплитуды является недопустимым, прибор закрепляет его на максимальном значении амплитуды, разрешенном для текущего смещения, и генерирует ошибку «Data out of range».
• Ограничения, обусловленные выходной нагрузкой. Если амплитуда составляет 10 В между пиками, при изменении значения выходной нагрузки с 50 Ом на значение высокого импеданса (OUTPut[1|2]:LOAD INF) отображаемое значение амплитуды будет увеличено вдвое и составит 20 В между пиками. При изменении значения нагрузки с высокого импеданса на 50 Ом отображаемое значение амплитуды будет уменьшено в два раза. Настройка выходной нагрузки не влияет на фактическое выходное напряжение; при этом изменяются только значения, отображаемые на дисплее и запрашиваемые с помощью интерфейса дистанционного управления. Фактическое выходное напряжение зависит от подключенной нагрузки.
• Ограничения, обусловленные объединением на выходе.
• Различия в использовании интерфейса дистанционного управления и передней панели.  Если два канала объединены, перед изменением амплитуды будут проверены ограничения амплитуды обоих каналов. Если при изменении выходной амплитуды ее значение превысит значение LIMIT одного из каналов или значения выходных характеристик прибора для одного из каналов, произойдет следующее.
• Интерфейс дистанционного управления. Прибор сначала отрегулирует смещение, затем, если необходимо, амплитуду этого канала для соответствия ограничениям или предельным значениям напряжения. На дисплее прибора отобразится сообщение об ошибке «Data out of range» или «Settings conflict».
• Передняя панель: Прибор закрепит значение амплитуды на максимальном значении для текущей настройки смещения. Будет сгенерирована ошибка «Data out of range».
• Определение единиц измерения напряжения. Выходную амплитуду можно задать в В между пиками, В (среднеквадратичное значение) или дБм, указав эти единицы измерения как часть команды VOLTage, например VOLT 3.0 VRMS.

Используйте команду VOLTage:UNIT, чтобы задать выходные единицы измерения для всех последующих команд.

Указать выходную амплитуду в дБм нельзя, если для выходной нагрузки установлен высокий импеданс. Единицы измерения автоматически преобразуются в В между пиками.

• Ограничения, обусловленные выбором единиц измерения: Ограничения амплитуды иногда могут определяться выбранными единицами измерения для выходного сигнала. Например, это возможно при выборе среднеквадратических В или дБм по причине различных коэффициентов амплитуды функций. Например, при смене прямоугольного сигнала 5 В (среднеквадратическое значение) (при сопротивлении разъема 50 Ом) на синусоидальный сигнал, амплитуда будет автоматически отрегулирована и примет значение 3,536 В (среднеквадратическое значение) (верхнее предельное значение для синусоидальных сигналов в среднеквадратических В). В интерфейсе дистанционного управления будет сгенерировано сообщение об ошибке «Settings conflict».
• Ограничения для сигналов произвольной формы: при использовании сигналов произвольной формы амплитуда ограничена, если точки данных сигнала не охватывают полный диапазон выходных значений ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). Например, встроенный сигнал в форме кардинального синуса «Sinc» не использует весь диапазон значений, поэтому его максимальная амплитуда ограничена 6,087 В между пиками (в разъем с сопротивлением 50 Ω).

• Изменение амплитуды может привести к краткосрочному прерыванию выходного сигнала при достижении некоторых значений напряжения в связи с переключением аттенюатора. Однако амплитуда находится под контролем, поэтому выходное напряжение никогда не превысит установленное значение во время переключения диапазонов. Чтобы исключить это прерывание, отключите функцию автоматической установки диапазона, используя команду VOLTage:RANGe:AUTO OFF. Команда APPLy активирует функцию автоматической установки диапазона.

• Можно также задать амплитуду (со связанным напряжением смещения), указав максимальный (VOLTage:HIGH) и минимальный (VOLTage:LOW) уровень. Например, при установке в качестве верхнего уровня значения +2 В, а в качестве нижнего уровня – значения -3 В полученная амплитуда составит 5 В между пиками, а смещение составит -500 мВ.
• Чтобы получить уровень напряжения постоянного тока на выходе, выберите функцию напряжения постоянного тока (FUNCtion DC), а затем установите напряжение смещения (VOLTage:OFFSet). Допустимыми являются значения в диапазоне ±5 В постоянного тока в разъем 50 Ом или ±10 В постоянного тока в разомкнутую цепь. Если прибор находится в режиме постоянного тока, установка амплитуды не имеет смысла.

[SOURce[1|2]:]VOLTage:COUPle[:STATe] {ON|1|OFF|0}

Включает и отключает поддержание одинаковой амплитуды, смещения, диапазона, нагрузки и единиц измерения на обоих каналах двухканального прибора. Команда применяется к обоим каналам; ключевое слово SOURce игнорируется.

[SOURce[1|2]:]VOLTage:HIGH {<

[SOURce[1|2]:]VOLTage:LOW {<voltage>|MINimum|MAXimum|DEFault}
[SOURce[1|2]:]VOLTage:LOW? [{MINimum|MAXimum}]

Задает максимальный и минимальный уровень напряжения сигнала.

• Ограничения, обусловленные выходной нагрузкой. Если амплитуда составляет 10 В между пиками, при изменении значения выходной нагрузки с 50 Ом на значение высокого импеданса (OUTPut[1|2]:LOAD INF) отображаемое значение амплитуды будет увеличено вдвое и составит 20 В между пиками. При изменении значения нагрузки с высокого импеданса на 50 Ом отображаемое значение амплитуды будет уменьшено в два раза. Настройка выходной нагрузки не влияет на фактическое выходное напряжение; при этом изменяются только значения, отображаемые на дисплее и запрашиваемые с помощью интерфейса дистанционного управления. Фактическое выходное напряжение зависит от подключенной нагрузки.
• Ограничения, обусловленные использованием команды VOLTage:LIMit:STATe. Если ограничение напряжения включено, перед выполнением изменения уровня настройки уровня проверяются на соответствие заданным предельным значениям (VOLTage:LIMit:HIGH, VOLTage:LIMit:LOW). Если при изменении выходного уровня его значение превысит значение LIMIT, уровень будет закреплен на максимальном (или минимальном) разрешенном значении, которое не превышает значение настройки LIMit, и будет сгенерирована ошибка «Settings conflict».
• Ограничения, обусловленные объединением на выходе. Если два канала объединены, перед выполнением изменения уровня проверяются ограничения на обоих каналах. Если при изменении уровня его значение превысит значение LIMIT или значения выходных характеристик прибора для одного из каналов, уровень будет закреплен на максимальном (или минимальном) разрешенном значении, которое не будет превышать значение LIMit, и будет сгенерирована ошибка «Settings conflict».
• Чтобы инвертировать сигнал относительно напряжения смещения, используйте команду OUTPut[1|2]:POLarity.

[SOURce[1|2]:]VOLTage:LIMit:HIGH {<

[SOURce[1|2]:]VOLTage:LIMit:LOW {<voltage>|MINimum|MAXimum|DEFault}
[SOURce[1|2]:]VOLTage:LIMit:LOW? {MINimum|MAXimum}?

Задает максимальное и минимальное предельное значение для выходного напряжения.

• Чтобы предельные значения напряжения вступили в силу, для команды VOLTage:LIMit:STATe должно быть задано значение ON. Если в данном случае установленное максимальное предельное значение ниже максимального значения сигнала или установленное минимальное предельное значение выше минимального значения сигнала, соответствующее предельное значение будет закреплено на максимальном или минимальном значении сигнала. На дисплее прибора отобразится сообщение об ошибке «Data out of range» или «Settings conflict».
• Максимальное предельное значение определяет максимально допустимое выходное напряжение, включая смещение постоянного тока и пиковое значение амплитуды. Оно задается с учетом текущей настройки OUTPUT[1|2]:LOAD. Если установленный импеданс нагрузки отсутствует на выходе прибора, возможно, ограничение выходных значений не позволяет представить фактические значения напряжения на выходном разъеме. Например, если для выходного импеданса установлено значение 50 Ом, однако фактической нагрузкой является высокий импеданс, то фактическое выходное пиковое напряжение может вдвое превышать установленное предельное значение напряжения.

• Определение единиц измерения напряжения. Предельное значение выходного напряжения можно указывать только в вольтах.
• Если для параметров VOLTage:COUPle[:STATe] и VOLTage:LIMit:STATe установлено значение «ON», настройки ограничения напряжения обоих каналов повлияют на настройки максимальной амплитуды и напряжения смещения обоих каналов. Используется наиболее ограничивающее сочетание максимального и минимального значения для каждого канала.

[SOURce[1|2]:]VOLTage:LIMit:STATe {ON|1|OFF|0}

Включает или отключает предельные значения амплитуды выходного напряжения.

• Когда для этой настройки установлено значение ON, если текущие настройки амплитуды и смещения превышают эти предельные значения, эти значения будут отключены. Прибор сгенерирует ошибку «Settings conflict».
• Если для параметров VOLTage:COUPle[:STATe] и VOLTage:LIMit:STATe установлено значение «ON», настройки ограничения напряжения обоих каналов повлияют на настройки максимальной амплитуды и напряжения смещения обоих каналов. Используется наиболее ограничивающее сочетание максимального и минимального значения для каждого канала.

• Предельные значения задаются в соответствии с текущими настройками команды OUTPut[1|2]:LOAD. Если установленный импеданс нагрузки отсутствует на выходе прибора, возможно, ограничение выходных значений не позволяет представить фактические значения напряжения на выходном разъеме. Например, если для выходного импеданса установлено значение 50 Ом, однако фактической нагрузкой является высокий импеданс, то фактическое выходное пиковое напряжение может вдвое превышать установленное предельное значение напряжения.

[SOURce[1|2]:]VOLTage:OFFSet {<

Задает напряжение смещения постоянного тока.

• Ограничения, обусловленные выходной нагрузкой. Диапазон смещения зависит от настроек выходной нагрузки. Например, если для сдвига установить значение 100 мВ постоянного тока, а затем изменить выходную нагрузку с 50 Ом на значение высокого импеданса, напряжение смещения, отображаемое на лицевой панели, увеличится вдвое и составит 200 мВ постоянного тока (это не рассматривается как ошибка). Если значение высокого импеданса заменить на 50 Ом, отображаемое напряжение смещения будет уменьшено в два раза. Для получения более подробной информации см. OUTPut[1|2]:LOAD. Изменение настройки выходной нагрузки не влияет на напряжение на выходных контактах прибора. При этом изменяются только значения, отображаемые на дисплее лицевой панели, и значения, запрашиваемые в интерфейсе дистанционного управления. Напряжение на выходе прибора зависит от подключенной к нему нагрузки. Для получения более подробной информации см. OUTPut[1|2]:LOAD.
• Ограничения, обусловленные объединением на выходе.  Если два канала объединены, перед выполнением изменения смещения на обоих каналах будут проверены ограничения для изменения настройки. Если изменение смещения превысит значение LIMIT или значения выходных характеристик прибора для одного из каналов, наблюдается следующее.
• Интерфейс дистанционного управления: Сначала амплитуда, затем, если необходимо, сдвиг этого канала будет отрегулировано в соответствии с предельными значениями напряжения или характеристик прибора. На дисплее прибора отобразится сообщение об ошибке «Data out of range» или «Settings conflict».
• Передняя панель: Значение сдвига закрепляется на максимально допустимом значении, которое не превышает значение LIMit, и генерируется ошибка «Data out of range».

• Ограничения для сигналов произвольной формы: при использовании сигналов произвольной формы амплитуда ограничена, если точки данных сигнала не охватывают полный диапазон выходных значений ЦАП (цифро-аналоговый преобразователь). Например, встроенный сигнал в форме кардинального синуса «Sinc» не использует весь диапазон значений, поэтому его максимальная амплитуда ограничена 6,087 В между пиками (в разъем с сопротивлением 50 Ω).

• Изменение амплитуды может привести к краткосрочному прерыванию выходного сигнала при достижении некоторых значений напряжения в связи с переключением аттенюатора. Однако амплитуда находится под контролем, поэтому выходное напряжение никогда не превысит установленное значение во время переключения диапазонов. Чтобы исключить это прерывание, отключите функцию автоматической установки диапазона, используя команду VOLTage:RANGe:AUTO OFF. Команда APPLy активирует функцию автоматической установки диапазона.

• При установке верхнего и нижнего уровня также устанавливается амплитуда и смещение сигнала. Например, при установке в качестве верхнего уровня значения +2 В, а в качестве нижнего уровня – значения -3 В полученная амплитуда составит 5 В между пиками, а смещение составит -500 мВ.
• Чтобы получить уровень напряжения постоянного тока на выходе, выберите функцию напряжения постоянного тока (FUNCtion DC), а затем установите напряжение смещения (VOLTage:OFFSet). Допустимыми являются значения в диапазоне ±5 В постоянного тока в разъем 50 Ом или ±10 В постоянного тока в разомкнутую цепь. Если прибор находится в режиме постоянного тока, установка амплитуды не имеет смысла.

[SOURce[1|2]:]VOLTage:RANGe:AUTO {OFF|0|ON|1|ONCE}

Отключает или включает автоматический диапазон напряжения для всех функций. При выборе значения ONCE выполняется мгновенное включение автоматического диапазона, а затем для него устанавливается значение OFF.

• В режиме по умолчанию автоматический диапазон включен, и прибор автоматически выбирает оптимальные настройки для генератора выходного сигнала и аттенюатора.
• Когда автоматический диапазон отключен (OFF), прибор использует текущие настройки усиления и аттенюатора.
• Команда APPLy отменяет настройку автоматического диапазона напряжения и включает использование автоматического диапазона (ON).
• При отключении автоматического диапазона устраняются кратковременные всплески, возникающие при переключении аттенюатора при изменении амплитуды. Однако точность амплитуды и смещения, а также разрешение (и четкость сигнала) могут ухудшаться при снижении амплитуды до значений ниже ожидаемого изменения диапазона.
• Если для команды VOLTage:COUPle[:STATe] задано значение ON, данная настройка изменяется для обоих каналов.

[SOURce[1|2]:]VOLTage:UNIT {VPP|VRMS|DBM}

Выбирает единицы измерения для выходной амплитуды.

• Не влияет на напряжение смещения (VOLTage:OFFSet), максимальный уровень (VOLTage:HIGH) или минимальный уровень (VOLTage:LOW). Для этих параметров в качестве единиц измерения используются вольты.
• Прибор использует текущие выбранные единицы измерения для операций, выполняемых с помощью элементов управления передней панели и интерфейса дистанционного управления. Например, если выбрать «VRMS» с помощью интерфейса дистанционного управления (VOLTage:UNIT VRMS), на дисплее передней панели отображаются единицы измерения «VRMS».
• Команда применяется к результатам запроса VOLTage?.
• В качестве выходных единиц измерения амплитуды нельзя задать дБм, если для выходной нагрузки задано высокое сопротивление. Единицы измерения автоматически преобразуются в В между пиками.
• Последовательности сигналов произвольной формы не могут принимать в качестве единиц измерения дБм и среднеквадратичные В.
• Если единицы измерения не заданы как часть команды VOLTage или одной из команд APPLy, команда VOLTage:UNIT имеет приоритет. Например, если выбрать VOLTage:UNIT VRMS и не указать единицы измерения для команды APPLy, для элемента <амплитуда> в команде APPLy будут заданы единицы измерения «Vrms».

Что такое VRM и как он влияет на производительность? | Новости мира IT

VRM материнской платы, или модуль регулятора напряжения (Voltage Regulator Module), является важной, но недооцененной многими частью аппаратного обеспечения компьютера. Благодаря ряду электронных компонентов VRM обеспечивает стабильное питание вашего ЦПУ или ГПУ постоянным напряжением. Некачественная система VRM может привести к снижению производительности и ограничить способность процессора работать под нагрузкой. Это даже может привести к неожиданным отключениям, особенно в разгоне.

Как работает VRM?

Первая задача VRM состоит в том, чтобы понижать напряжение блока питания с 12 Вольт до необходимого значения. Для процессоров оно обычно составляет от 1,1 до 1,3 Вольт. Чувствительная электроника может с легкостью выйти из строя от излишнего напряжения. Точность имеет огромное значение при питании процессора. Необходимое напряжение должно подаваться постоянно, без просадок и завышений. Именно поэтому система VRM несколько точнее, чем просто кусок провода и резистор, однако в своей основе это все же понижающий преобразователь с высокой точностью.

В системе VRM для выполнения этой задачи используются три основных компонента: МОП-транзисторы (их еще называет мосфетами, MOSFET), катушки индуктивности (дроссели) и конденсаторы. Для управления этими элементами также применяется интегральная схема (integrated circuit, IC), которую еще иногда называют ШИМ (PWM) контроллером. Так выглядит упрощенная схема однофазного VRM:

Упрощенная схема однофазного VRM

БлокиVRM из нескольких фаз

Современные компьютеры требуют наличия более одной фазы VRM. Несколько фаз распределяют нагрузку по всей области платы, уменьшая выработку тепла и нагрузку на компоненты, а также обеспечивая другие электрические улучшения, связанные с эффективностью и стоимостью деталей.

Примерная схема VRM с тремя фазами

Каждая фаза современных многофазных VRM систем обеспечивает часть необходимой мощности, поочередно питая процессора. Работая индивидуально, каждая фаза обеспечивает короткий импульс мощности, который можно визуализировать в виде волны прямоугольной формы.

ШИМ контроллер формирует импульсы для каждой из четырех фаз VRM, при этом одновременно работает только одна фаза.

Импульс каждой работающей фазы смещается относительно последней, так чтобы работала только одна фаза и общее напряжение никогда не менялось. В результате полученное напряжение будет иметь гораздо меньший уровень пульсаций, что крайне важно для правильной работы процессора. Именно в таком подходе и заключается основное преимущество многофазных цепей питания – более стабильный уровень подаваемого на процессор напряжения.

Количество фаз VRM и маркетинг

Производители обычно указывают в рекламных материалах количество фаз как «8+3» или «6+2». Первая цифра говорит нам о количестве фаз, выделенных для питания процессора, а вторая цифра указывает на фазы VRM, применяемые для питания остальных компонентов материнской платы, например, оперативной памяти.

На сайте производителя материнской платы указано наличие 10* фаз питания, что на самом деле является удвоенным количеством.

Зачастую, когда первое число больше 8, например, «12+1» или «18+1», производитель использует удвоители. Удвоитель позволяет увеличивать преимущества существующих фаз, не добавляя дополнительных на плату. Хотя такой подход не настолько эффективен, как полностью раздельные фазы, он допускает некоторые улучшения при меньших затратах. И поскольку такой подход выглядит более привлекательно на бумаге, это позволяет производителям увеличить число заинтересованных покупателей.

7 игр от Google которые вам стоит попробовать

Некоторые производители, также начали указыать фазы питания, соединенные параллельно, как если бы они являлись двумя независимыми фазами. На самом деле это означает, что одна фаза дублируется. Ее электрические сигналы синхронизируются, а не поступают в шахматном порядке, что не добавляет многих преимуществ настоящей, дополнительной фазы. Производители в свою очередь, зачастую готовы изменить определения слов, если это соответствует их целям.

Как VRM улучшает производительность?

КомпонентыVRM на материнской плате

Целью VRM является обеспечение бесперебойного и надежного питания процессора. Тем не менее, даже базовый блок VRM может обеспечить достаточную производительность для работы ЦПУ среднего уровня на стандартных частотах. При разгоне или превышении ограничений компонентов, качество VRM становится заметно более важным.

Как работает Ray Tracing и как он отличается в играх? Часть 1

Энтузиасты вынуждены искать материнские платы с VRM, выполненным из надежных компонентов. Если детали невысокого качества, то они могут выдавать недостаточное напряжение под нагрузкой, что может привести к неожиданному отключению. Многие производители отмечают в своих рекламных материалах качественные конденсаторы как «Solid Capacitors» или «Твердотельные конденсаторы». В тоже время для обозначения более дорогих дросселей может использоваться понятие «Premium Alloy Chokes». Дополнительным свидетельством хорошего блока VRM может служить наличие радиаторов, поскольку более мощная система требует своевременного отвода тепла.

Как выбрать качественную VRM систему?

Даже со знанием дела иногда очень сложно выбрать материнскую плату с качественной системой питания процессора. Производители зачастую не сообщают многих технических деталей и намеренно вводят покупателя в заблуждение. Наилучшим вариантом может стать чтение подробных обзоров, где уделяется внимание всем компонентам материнской платы.

Не забудьте подписаться и поставить лайк. Впереди будет еще много крутых статей. А чтобы не пропускать новости присоединяйтесь к нам в социальных сетях.

VK | Facebook | Telegram

Гальваническая изоляция в системах сбора данных

Автор Грант Малой Смит, эксперт по сбору данных

В этой статье подробно рассказывается о значимости изоляции в системах сбора данных.

Прочитав ее, вы:

• узнаете о том, что такое электрическая изоляция;
• узнаете о различных способах обеспечения изоляции;
• осознаете значимость изоляции в процессе сбора данных и измерений.

Готовы? Начинаем!

Что такое электрическая изоляция?

Иногда называемая гальванической развязкой, электрическая изоляция подразумевает отделение контура прибора от других источников электрического тока.

Зачем нужна изоляция?

По своей природе токи помех могут быть как переменными, так и постоянными. Например, когда датчик размещается непосредственно на тестируемом объекте (источнике питания), напряжение которого превышает 0 вольт, это может вызывать смещение постоянной составляющей сигнала. Электрические помехи или шумы могут также принимать форму сигналов переменного тока, создаваемых другими электрическими компонентами в сигнальном канале или в окружающей среде в месте проведения испытания. 

Изоляция особенно важна в отношении аналоговых входных сигналов, которые мы хотим измерить. Многие из этих сигналов существуют на относительно низких уровнях, и внешнее электрическое напряжение может сильно влиять на сигнал, приводя к неправильным показаниям. Представьте себе выход термопары, который составляет всего несколько тысяч вольт, и как легко перегрузить его электрическими помехами.

Даже обычная питающая линия в здании генерирует электрическое поле частотой 50 или 60 Гц в зависимости от страны. Вот почему лучшие системы сбора данных имеют изолированные входы — для сохранения целостности сигнальной цепи и эффективного считывания выходных сигналов датчиков. 

Кроме того, существуют высокие напряжения, которые при перекрестном подключении неизолированной системы могут повредить или вывести из строя дорогостоящее оборудование. В худшем случае это может привести к травмам или даже смерти испытателя. Считается, что для людей опасны напряжения, превышающие ср.кв. напряжение 30 Vrms, 42,4 В переменного тока или 60 В постоянного тока.

В сфере испытаний и измерений предотвращение или устранение паразитного заземления и синфазных перенапряжений имеет решающее значение для проведения точных измерений, защиты испытательного оборудования и проверяемых объектов и, самое главное, защиты людей от воздействия опасного напряжения. 

Прежде чем сигналы пройдут через усилитель и будут переданы в аналого-цифровые преобразователи, мы должны обеспечить их целостность, и лучший способ сделать это — использовать изоляцию.

Ознакомьтесь с современными цифровыми системами сбора данных с полной межканальной изоляцией от компании Dewesoft

Когда требуется изоляция?

Проще будет ответить на вопрос: «А когда изоляция НЕ требуется?». Чтобы определить, требуются ли изолированные входы для данной сферы применения, задайте себе следующие вопросы:

• Существуют ли поблизости источники опасного высокого напряжения? (Провода высокого напряжения снаружи здания? Электрические генераторы?)
• Имеются ли в здании или в той же электрической сети большие двигатели, турбины, сварочные аппараты или другое оборудование, использующее мощный ток?
• Колеблется ли потенциал заземления вашей системы питания?
• Подвержена ли система питания выбросам напряжения или импульсным помехам? Часто ли здание подвергается ударам молний?
• Проводите ли вы измерения сигналов на уровне милливольт непосредственно на компонентах или структурах, на которых может присутствовать другое напряжение?

Если вы ответили «да» на один или несколько вопросов, то, скорее всего, изоляция входов будет оправдана. 

Рассмотрим типичную среду проведения измерений с помощью систем сбора данных и потенциальные источники помех:

Очевидно, что в любой области применения изоляция входов не поможет полностью устранить воздействие помех, имеющих естественную или техногенную природу.

Измерительные системы, в которых изоляция входов не предусмотрена, стоят дешевле систем с изоляцией. Однако, в чем же смысл измерительной системы, если не в том, чтобы производить точные измерения, свободные от помех?

Проблемы синфазного напряжения и их решение

Синфазные напряжения — это паразитные сигналы, которые попадают в измерительную цепь, как правило, от кабеля, соединяющего датчик с измерительной системой. Иногда называемые шумом, эти напряжения искажают реальный сигнал, который мы пытаемся измерить. В зависимости от амплитуды они могут варьироваться от «незначительных помех» до полного перекрывания реального сигнала, делающего измерение бесполезным.

Представление дифференциального усилителя

Наиболее простым способом устранения синфазных сигналов является использование дифференциального усилителя. Этот усилитель имеет два входа: положительный и отрицательный. Усилитель измеряет только разницу между двумя входами.

Электрический шум от кабеля датчика должен присутствовать на обеих линиях — положительной линии сигнала и линии заземления (или отрицательной линии сигнала). Дифференциальный усилитель будет отклонять сигналы, общие для обеих линий, пропуская только нужный сигнал, как показано на рисунке ниже:

Дифференциальный усилитель успешно устраняет синфазные сигналы в пределах входного диапазона синфазного напряжения

Это отлично работает, но есть ограничения на объем синфазных сигналов, которые может отклонить усилитель. Если объем синфазных сигналов в сигнальных линиях превышает максимальный входной диапазон дифференциального усилителя, он отсекает сигнал. В результате получается искаженный, бесполезный выходной сигнал, как показано ниже:

Дифференциальный усилитель искажает или отсекает сигнал при превышении входного диапазона синфазного сигнала

В таких случаях необходим дополнительный уровень защиты от синфазных напряжений и электрических помех в общем (а также от паразитного заземления, о котором пойдет речь в следующем разделе) — изоляция.

Изолированные входы усилителя «плавают» над синфазным напряжением. Их конструкция подразумевает изолирующий барьер с напряжением пробоя 1000 вольт и более. Это позволяет отклонять очень высокий уровень синфазных шумов и устранять паразитное заземление.

Изолированный дифференциальный усилитель отклоняет даже очень высокий уровень синфазного шума

Изолированные усилители создают такой изолирующий барьер, используя крошечные трансформаторы для разделения («смещения») входного и выходного сигнала, небольшие оптопары, или емкостную связь. Последние два метода обычно обеспечивают максимальную производительность.

Что такое коэффициент подавления синфазного напряжения (КПСН)

Коэффициент подавления синфазного напряжения (КПСН) дифференциального усилителя (или других устройств) — это система показателей, используемая для количественной оценки способности устройства отклонять синфазные сигналы, то есть те, которые появляются одновременно и в фазе на обоих входах.

Идеальный дифференциальный усилитель будет иметь бесконечный коэффициент подавления синфазного сигнала. Однако на практике это невозможно. Высокий КПСН требуется, когда дифференциальный сигнал должен быть усилен в присутствии потенциально большого синфазного входного сигнала, такого как сильные электромагнитные помехи (ЭМП).

Проблемы паразитного заземления и их решение

Если его не предотвратить, паразитное заземление может стать серьезной проблемой для измерительных систем. Иногда называемое «шумом», паразитное заземление связано с непреднамеренной привязкой электрооборудования к более чем одному пути заземления — любая разность потенциалов в этих точках заземления может вызывать токовую петлю, что может приводить к искажениям сигнала. Если амплитуда этих искажений достаточно высока, это может сделать измерение бесполезным. 

На рисунке ниже измерительный усилитель соединен с землей (GND 1) с одной стороны. Для подключения датчика используется асимметричный экранированный кабель, металлический корпус которого помещен на проводящую поверхность в точке GND 2. Из-за длины кабеля существует разница в потенциале между GND1 и GND 2. Эта разность потенциалов действует как источник напряжения, обьединяясь с электромагнитным шумом окружающей среды.

Паразитное заземление, вызванное разностью потенциалов заземления

Если бы датчик можно было отделить от GND 2, это могло бы решить проблему. Но это не всегда возможно. Кроме того, иногда по правилам безопасности требуется привязка к экрану кабеля, а значит отказаться от него нельзя.

Оптимальным решением является использование дифференциального усилителя внутри изолированного преобразователя сигнала. Всего одно изменение позволяет решить эту проблему.

Устранение проблем разности потенциалов заземления с помощью изоляции

Паразитное заземление может также поступать от самого прибора через его собственный источник питания. Мы помним, что наша измерительная система подключена к источнику питания, который имеет опорное заземление. Поэтому крайне важно отделить эту привязку от компонентов обработки сигналов, чтобы исключить образование паразитного заземления внутри прибора.

Паразитное заземление, вызванное источником питания

Эта ситуация может быть опасной, если существует неисправность проводки. В случае с путем тока высокого напряжения от источника питания, что произойдет, если линия возврата будет разорвана? Вся энергия будет направлена через часть преобразования сигнала системы сбора данных. Это может привести к повреждению или выводу из строя всей системы и даже к возникновению опасных напряжений для оператора прибора.

Опасность паразитного заземления, вызванного источником питания

При полной изоляции сигнального канала от источника питания описанная выше ситуация невозможна.

Области применения изоляции

Существует две основные области, в которых может быть достигнута изоляция:

• аналоговая и 
• цифровая

Аналоговая изоляция

Аналоговая изоляция используется для выходов аналоговых датчиков. Эта изоляция происходит в аналоговой области, т.е. перед подсистемой АЦП.

Аналоговые системы изоляции

В любой аналоговой системе изоляции важно, чтобы точность усиления и смещения была достаточно высокой, потому что мы не хотим оцифровывать неправильные сигналы.

Цифровая изоляция

Когда сигналы являются цифровыми, прежде всего, мы можем использовать цифровые методы изоляции для защиты сигналов, системы и операторов.

Цифровые системы изоляции

В этом случае изолирующий барьер отделяет внешний сигнал от воссоздания на внутренней стороне цепи. Затем изолированный цифровой сигнал может направляться на микропроцессоры, ПЛИС, вентили-формирователи и т.д.

А теперь рассмотрим три основных метода, которые используются как в аналоговой, так и в цифровой изоляции.

Три основных метода изоляции

Существует несколько подходов к созданию изолирующего барьера между источником сигнала и остальными частями системы:

• оптическая изоляция,
• индуктивная изоляция,
• емкостная изоляция.

Рассмотрим каждый из них в этом разделе.

Оптическая изоляция

Оптическая изоляция — это один из наиболее популярных и эффективных методов изоляции сигнала от остальной системы и внешнего мира. Электрический сигнал поступает на вход светодиода, который передает его через диэлектрический изоляционный барьер на фотодиод, преобразующий его обратно в электрический сигнал.

Оптическая изоляция с использованием светодиода (слева) и фотодиода (справа)

Благодаря преобразованию электрического сигнала в световой, а затем обратно в электрический, он полностью отделяется от внешнего мира. Преимущество этого метода в том, что свет не чувствителен к электромагнитным (ЭМП) или радиочастотным (РЧП) помехам.

Однако оптопары не так быстры, как свет — они ограничены скоростью переключения светодиода. Они также медленнее, чем индуктивные или емкостные изоляторы. Кроме того, интенсивность света светодиода будет ухудшаться с течением времени, что потребует повторной калибровки или замены.

Индуктивная изоляция

Инженеры знают, что электрический ток создает магнитное поле. При отправке сигнала в обмотку и расположении его рядом и параллельно с идентичной обмоткой представление сигнала будет индуцировано или «связано» со второй обмоткой.

Индуктивная изоляция с использованием обмоток, разделенных электрическим изолятором

При изоляции индуктивной связи между обмотками помещается электроизоляционный барьер, так что единственными сигналами, проходящими от первой обмотки ко второй, являются те, которые были магнитно индуцированы — и прямой контакт через барьер отсутствует. Индуктивные соединители имеют очень высокую пропускную способность и чрезвычайно надежны, но на них могут влиять близлежащие магнитные поля.

Емкостная изоляция

Емкостные изоляторы соединяют сигнал через изолирующий барьер, обычно изготовленный из диоксида кремния. Они не могут передавать сигналы постоянного тока, что делает их пригодными для блокирования синфазных сигналов. Сигнал преобразуется в цифровой и затем реплицируется на другой стороне барьера с помощью емкостной связи.

Емкостный изолятор, использующий емкостную связь для воссоздания сигнала на другой стороне изолирующего барьера

В отличие от индуктивной изоляции, емкостная изоляция не подвержена магнитным помехам. Высокие скорости передачи данных и длительный срок службы являются отличительными чертами этих изоляторов. В продаже имеются емкостные изоляторы разных номиналов, что позволяет обеспечить должный уровень защиты от сбоев и возможных коротких замыканий.

Сравнение методов изоляции

Приведем беглое сравнение трех основных методов изоляции:

Ключевые термины в области изоляции

Учитывая все вышеизложенное, кажется очевидным, что измерительные системы должны иметь изолированные аналоговые входы. Но когда вы просматриваете технические характеристики изоляции различных измерительных систем и преобразователей сигналов, вы можете обнаружить, что она определена с помощью таких терминов, как канал-земля и канал-канал. Что значат эти термины и как они соотносятся друг с другом?

Изоляция «канал-земля»

Изоляция «канал-земля» определяет максимальное напряжение, которое может существовать между входом канала и заземлением прибора. Обычно заземление прибора привязывается к заземлению источника питания. Изолируя землю сигнала от заземления корпуса, мы можем устранить большинство проблем с паразитным заземлением.

Изоляция «канал-земля» в дифференциальных усилителях SIRIUS

Иногда ее также называют изоляцией «вход-выход». Все каналы используют общее заземление, которое изолировано от потенциала заземления или корпуса прибора. Это бы не представляло проблем, если бы к системе был подключен только один источник сигнала. Но при подключении дополнительных сигналов, каждый из которых имеет разные потенциалы заземления, это может привести к помехам во всех сигналах и проблемам с синфазным напряжением.

Если два или более каналов имеют общее заземление, то они не изолированы гальванически. Будьте осторожны, когда для прибора указана только изоляция «вход-выход» или «канал-земля».

Изоляция «канал-канал»

Изоляция «канал-канал» определяет максимальное напряжение, которое может существовать между каналом и любым другим каналом. Например, каналы не могут совместно использовать шину заземления. Каждый канал также должен быть изолирован от остальной части системы, например от источника питания системы, заземления корпуса и т.д. Если все каналы изолированы друг от друга, то они обязательно также изолированы от земли, поэтому изоляция «канал-земля» включена в межканальную изоляцию.

Изоляция «канал-канал» в изолированных усилителях SIRIUS

Таким образом, если система оснащена изоляцией «канал-земля», это не обязательно означает наличие изоляции «канал-канал». ОДНАКО, если в системе есть изоляция «канал-канал», то также должна присутствовать изоляция между каналом и землей.

Системы сбора данных SIRIUS от Dewesoft обеспечивают как изоляцию между каналами, так и между каналами и землей, как показано в этом коротком видео:

Диэлектрическая прочность

Диэлектрическая прочность — это максимальный уровень напряжения, при котором изолирующий барьер может предотвратить пересечение сигнала. Различные изоляционные материалы имеют разную диэлектрическую прочность, измеряемую в Vrms/мкм. Воздушный зазор обычно обеспечивает 1 Vrms/мкм, тогда как эпоксидные смолы могут быть в 20 раз эффективнее, а диоксид кремния, содержащийся во многих емкостных изоляционных барьерах, дает примерно 500 Vrms/мкм. Существуют и другие материалы, обычно используемые в барьерах, включая полиимиды, применяемые в емкостных изоляторах, и заполненные кремнеземом эпоксидные формовочные смеси, часто встречающиеся в оптических изоляторах.

Изолированные системы сбора данных Dewesoft

Система сбора данных SIRIUS

Высокоскоростные системы сбора данных SIRIUS доступны в широком спектре физических конфигураций, от модульных плат SIRIUS, которые подключаются к компьютеру через USB или EtherCAT, и монтируемых в стойку систем сбора данных R3 до автономных систем сбора данных R1/R2, R4 и R8, которые включают встроенный компьютер.

Линейка систем сбора данных SIRIUS

Если вы обратите внимание на преобразователи сигналов SIRIUS DualCore и SIRIUS HS компании Dewesoft, то увидите, что все эти модули обеспечивают изоляцию между каналами и «канал-земля», рассчитанную на напряжение 1000 В. Усилители повышенной плотности SIRIUS HD изолированы парами по ±500 В. 

В видеоролике ниже показана изоляция систем SIRIUS на практике, в реальной ситуации использования:

В реальном мире сбора данных зачастую присутствуют не только входы сигналов: преобразователи сигналов часто создают напряжение возбуждения или ток для питания датчиков. Тензодатчики, резистивные датчики температуры (RTD), датчики LVDT и IEPE-акселерометры — это хорошие примеры датчиков, которым требуется источник питания.

Иногда производители систем сбора данных упускают из виду, что эти линии возбуждения должны быть изолированы, поэтому Dewesoft обеспечивает изоляцию и/или дифференциальные входы и защиту от перенапряжения с возможностью прямого короткого замыкания на землю во всей линейке продуктов, а также защищает свои приборы и операторов, работающих с ними, от паразитного заземления.

Системы сбора данных KRYPTON и KRYPTON ONE

KRYPTON — это самые защищенные изделия в ассортименте компании Dewesoft. Созданные для работы в условиях экстремальных температур, ударных и вибрационных нагрузок, модули KRYPTON обеспечивают степень защиты IP67 (защита от воды, пыли и прочих воздействий). Они подключаются к любому компьютеру Windows (включая собственную модель процессора KRYPTON IP67 в защищенном корпусе) через EtherCAT и могут быть разнесены на дистанцию до 100 метров, что позволяет размещать их рядом с источником сигнала. Как и SIRIUS, они используют самое мощное программное обеспечение сбора данных на рынке — Dewesoft X.

Типичный многоканальный модуль KRYPTON с различными подключенными адаптерами DSI

Эти чрезвычайно прочные системы также доступны в конфигурации одноканальных модулей KRYPTON ONE. Как многоканальные, так и одноканальные модули KRYPTON обеспечивают одинаковый уровень производительности и устойчивости к воздействию окружающей среды.

Сверху слева: модуль KRYPTON ONE 1xTH-HV
 Справа: модуль KRYPTON ONE 1xHV

Характеристики эффективности изоляции модулей KRYPTON и KRYPTON-1:

В таблице выше «Дифф.» означает дифференциальное напряжение, а «Гальв.» относится к гальванической изоляции.

Системы сбора данных IOLITE

IOLITE — это уникальный инструмент, который сочетает основные возможности промышленной системы оперативного управления с мощной системой сбора данных. С помощью IOLITE сотни аналоговых и цифровых каналов можно записывать на полной скорости, одновременно передавая данные на любой сторонний мастер-контроллер EtherCAT в режиме реального времени.

Слева: система для монтажа на стойке IOLITEr с 12 слотами входного модуля
Справа: настольная система IOLITEs с 8 слотами входного модуля

Характеристики эффективности изоляции системы IOLITE:

Что означает VRMS? Бесплатный словарь

Какая связь между Vrms и VPP? — AnswersToAll

Какая связь между Vrms и VPP?

Vpp — напряжение от пика до пика, Vrms — это вычисление Vpp, которое дает эквивалентное напряжение постоянного тока, которое доставляет ту же энергию на нагрузку. RMS расшифровывается как Root Mean Squared, или Корень среднего квадратов.

Как преобразовать среднеквадратичное значение в размах?

Уравнение среднеквадратичного напряжения Затем среднеквадратичное значение напряжения (VRMS) синусоидальной формы волны определяется путем умножения значения пикового напряжения на 0,7071, что совпадает с делением единицы на квадратный корень из двух (1 / √2).

Равно ли Vrms VDC?

vrms to vdc Я не уверен, что это то, что вы ищете, но Vrms сигнала — это эквивалентное напряжение постоянного тока, которое рассеивает ту же энергию.

Каково пиковое значение синусоидальной волны 10 Vpp?

Вы можете видеть, что форма волны напряжения выше достигает верхнего пика или пика 10 В положительного напряжения и нижнего пика или минимума -10 В.Следовательно, этот сигнал выше имеет размах сигнала 10 В — (- 10 В) = 20 В.

Как найти пиковое значение?

Если вам дано среднее значение напряжения, вы можете рассчитать пиковое напряжение, используя приведенную выше формулу. Все, что вам нужно сделать, чтобы получить пиковое значение, — это умножить среднее напряжение на π / 2, что примерно равно 1,57.

Что такое среднеквадратичное значение и среднее значение?

Среднеквадратичное значение — это квадратный корень из среднего (среднего) значения функции квадрата мгновенных значений.Поскольку переменное напряжение повышается и падает со временем, для получения заданного среднеквадратичного напряжения требуется больше переменного напряжения, чем для постоянного. Например, для достижения среднеквадратичного значения 120 вольт (.

Что такое пиковое значение?

Определение: Максимальное значение, достигаемое переменным количеством в течение одного цикла, называется его пиковым значением. Он также известен как максимальное значение, амплитуда или пик. Синусоидальная переменная величина достигает своего пикового значения при 90 градусах, как показано на рисунке ниже.

Что такое среднеквадратичное и пиковое значение?

Пиковое значение — это самое высокое напряжение, которое когда-либо достигнет форма волны, например, пик — это самая высокая точка на горе. Среднеквадратичное значение (среднеквадратичное) — это эффективное значение всей формы сигнала. Он равен уровню сигнала постоянного тока, который обеспечивает ту же среднюю мощность, что и периодический сигнал.

Почему мы используем значение RMS?

При повседневном использовании напряжения (и токи) переменного тока всегда указываются как среднеквадратичные значения, поскольку это позволяет провести разумное сравнение с постоянными напряжениями (и токами) постоянного тока, например, от батареи.Например, источник питания 6 В переменного тока означает 6 В RMS с пиковым напряжением около 8,6 В.

Как рассчитать среднеквадратичное значение?

Возвести в квадрат каждое значение, сложить квадраты (все положительные) и разделить на количество выборок, чтобы найти средний квадрат или средний квадрат. Затем извлеките из этого квадратный корень. Это среднеквадратичное значение.

Сколько может выдержать сервис на 100 ампер?

Сеть на 100 ампер хороша для дома площадью менее 3000 квадратных футов, в котором нет центрального кондиционирования воздуха или электрического отопления.Дом площадью более 2000 квадратных футов, который имеет центральное кондиционирование или электрическое отопление, вероятно, нуждается в обслуживании на 200 ампер.

: что такое фазы питания и сколько мне нужно?

Часто на страницах продуктов материнских плат и на онлайн-форумах пользователи упоминают VRM материнской платы и количество фаз питания. VRM — это в некоторой степени техническая тема, поэтому в нее нелегко проникнуть. Итак, сегодня мы представим концепцию VRM и этих так называемых фаз питания как можно более простыми и понятными, чтобы вы могли легко понять, что вам сообщает страница продукта материнской платы (и когда это имеет значение).

VRM: важная роль, но о которой часто забывают

На каждой материнской плате существует цепь рядом с ЦП, которая называется модулем регулятора напряжения или VRM. Задача VRM — обеспечить питание ЦП от источника питания и, так сказать, помочь его стабилизировать. Если бы не VRM, ваш процессор даже не работал бы!

ОЗУ также имеет гораздо меньший и более простой VRM рядом со слотами ОЗУ. Однако обычно внимание уделяется только VRM ЦП. Разгон тяжелой оперативной памяти выполняется немногими людьми, а оперативная память потребляет гораздо меньше энергии, чем ЦП, поэтому ее часто игнорируют.

Технические характеристики: фазы питания

VRM состоит из отдельных «фаз» питания. Базовая фаза питания состоит из двух транзисторов, «дросселя» и конденсатора. Транзисторы могут быть закрыты радиатором, а могут и не быть закрыты, поскольку они могут сильно нагреваться и более чувствительны к температуре. Дроссели на современных материнских платах обычно выглядят как маленькие черные или серые кубики, которые иногда имеют небольшую секцию разного цвета посередине. Конденсаторы — это другой компонент, обычно небольшой цилиндрической формы, расположенный рядом с дросселями.

Фото Dsimic

В VRM есть две отдельные группы фаз питания. Один используется для ядер ЦП, а другой используется другими частями ЦП, например, встроенным графическим процессором. На вашей типичной материнской плате фазы питания, используемые для ядер ЦП (те, о которых мы больше всего заботимся) находятся слева от ЦП, а другие — над ним, но это не всегда так, особенно для небольших материнских плат.

По мере увеличения количества фаз питания количество времени, в течение которого данная фаза питания находится в «рабочем» состоянии, уменьшается.Например, если у вас две фазы питания, каждая фаза работает 50% времени. Добавьте третий, и каждая фаза будет работать только 33% времени и так далее.

4-фазный пример

Если предположить, что используются одни и те же компоненты, то чем больше фаз вы добавляете, тем холоднее работает каждая фаза, тем больше мощности может выдавать VRM и тем более стабильными становятся напряжения ЦП. Чем больше энергии использует ваш ЦП, тем горячее работает VRM. Работа с кулером увеличивает срок службы VRM и снижает риск перегрева, что может быть опасно для оверклокеров.Более высокая выходная мощность снижает риск перегрузки VRM, что может привести к выключению системы или замедлению ЦП. Лучшая стабильность питания ЦП может в некоторой степени снизить необходимое напряжение для стабильности разгона, повысить температуру ЦП и теоретический срок службы.

Качество фаз

Важно понимать, что большее количество фаз питания не обязательно означает лучший VRM. Фактический выбор компонентов для всего VRM имеет большое значение для рабочих температур и того, с какой мощностью VRM способен справиться.Преимущество большего количества фаз заключается в стабильности выходного напряжения VRM, в то время как температура и выходная мощность VRM находятся на высоком уровне.

Четыре фазы вполне могут быть лучшим выбором, чем восемь фаз, если компоненты достаточно лучше. С практической точки зрения, большее количество этапов — это , обычно — лучший выбор, но это не всегда так, поэтому лучше рассматривать в каждом конкретном случае.

Обманчивый маркетинг и дизайн

Довольно часто производители материнских плат используют удвоение количества компонентов, используемых в каждой фазе питания, без фактического удвоения количества фаз питания.Те, кто не знает, могут предположить, что вы можете подсчитать количество дросселей, чтобы подсчитать количество фаз питания. Кроме того, что, возможно, более важно, производители материнских плат часто (но не всегда) используют эту конструкцию, но при этом заявляют о более высоком количестве фаз. Хотя количество фаз питания не увеличивается, фактическое качество фаз по-прежнему повышается, что значительно улучшает выходную мощность VRM, а также рабочие температуры.

Эта практика вводит в заблуждение и не идеальна по сравнению с более реальными этапами, но все же помогает.ASUS Z390 Maximus XI Hero и MSI B450M Mortar (Titanium) являются примерами такого дизайна, но не обманчивого маркетинга. Тем не менее, Asrock Fatal1ty AB350 Gaming-ITX / ac, безусловно, является примером ложного заявления о подсчете фаз с использованием этой конструкции.

Еще хуже то, что производители материнских плат иногда выходят за рамки предложения сдвоенных компонентных фаз в виде большего количества фаз — даже не удваивая все компоненты, но при этом заявляя о большем количестве фаз. Они могут добавить еще один дроссель и, возможно, один транзистор (хотя и более важный, который обрабатывает большую часть мощности), чтобы создать видимость большего количества фаз, но не добавлять отдельные фазы.Это делает ложь о подсчете фаз еще более вопиющей и (в ограниченной, но не большой степени) снижает реальную пользу. Gigabyte B450 Aorus M и Aorus Elite, Biostar B450MHC и ASUS TUF Z370-Pro Gaming являются примерами этой конструкции, хотя они не имеют никаких заявлений о подсчете фаз, связанных с ними.

Учитывая обе эти тактики, лучше не рассчитывать количество фаз питания на основе количества дросселей, которые вы видите на материнской плате, и полностью игнорировать заявления производителей материнских плат о количестве фаз.Единственный способ действительно узнать количество фаз — это проанализировать фактические компоненты (или, что более доступно, найти в Интернете знающего создателя видео или писателя, который провел такой анализ на плате или досках, которые вы рассматриваете).

Заключение

В конечном счете, в системах с процессорами последнего поколения забота о VRM будет в основном актуальна для тех, кто хочет добиться высоких разгонов, а не для обычных пользователей. Пока производитель не указывает определенный TDP ЦП как неподдерживаемый, вы можете использовать любой современный ЦП на материнской плате с совместимым сокетом и без проблем запускать его без разгона.

Как правило, основанное на доступных в настоящее время материнских платах, маловероятно, что вы столкнетесь с какими-либо серьезными неудачами ни с какой-либо приличной четырехфазной материнской платой и четырехъядерным или шестиядерным процессором, ни с шестифазной материнской платой и восьмиядерный процессор (по крайней мере, если его охлаждение не плачевное, как на ASRock Z390 Pro4). И если вы не пытаетесь побить рекорды разгона или используете ЦП с более чем 16 ядрами, от высокопроизводительных VRM, которые могут иметь более восьми высококачественных фаз питания, мало практической пользы.Температура всегда может быть проблемой, но фактическая температура всегда будет варьироваться в зависимости от пользователей и их оборудования, в то время как какое-либо влияние на срок службы материнской платы неясно.

Все это говорит о том, что большинству людей не стоит переживать из-за VRM. Для нас, обычных пользователей, лучше всего сосредоточиться в основном на функциях и , может быть, эстетике, которые предоставляет материнская плата. Но зная это, вы сможете сделать свой выбор более эффективным для ваших нужд.

Что такое VRM на материнской плате и чем он помогает?

Что такое VRM на материнской плате?

Преобразование электроэнергии — основа современной жизни.

Это процесс преобразования электричества из одной формы в другую с помощью преобразователя энергии.

Одна из основных функций преобразователя мощности — преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC).

Будь то переменный ток в постоянный или постоянный в постоянный, бытовой электронике всегда потребуется помощь преобразователей мощности, чтобы получить постоянный ток.

VRM означает модуль регулятора напряжения. Проще говоря, VRM регулирует электричество, подаваемое на компьютерный процессор (ЦП) или графический процессор (ГП).

Он отвечает за оптимизацию напряжения, подаваемого на эти электронные компоненты.

В то время как современные графические процессоры обычно имеют свои VRM, встроенные в саму видеокарту, центральный процессор будет иметь свои дополнительные VRM на печатной плате (PCB).

В этом обсуждении мы сосредоточимся на том, как VRM регулирует взаимодействие питания между печатной платой и процессором.

Заданное рабочее напряжение

Блок питания компьютера (PSU) подает 12 вольт на печатную плату для использования в процессоре.

Однако печатная плата должна понижать напряжение до более удобного для ЦП выхода, называемого напряжением ядра или vCore.

Средний компьютерный процессор работает с определенным определением напряжения (VID), обычно между 1,1 и 1,3 вольт.

Тем, кто пытается научиться разгонять ПК, имейте в виду, что длительное среднее напряжение vCore более 1,3 В может угрожать кремниевым компонентам печатной платы.

Тем не менее, кратковременное применение более высоких напряжений может улучшить стабильность при экстремальном разгоне.

VRM позволяют на четверть вольта увеличить или уменьшить диапазон виртуальных ядер для разгона и разгона соответственно.

Процесс, с помощью которого VRM преобразует напряжение блока питания в виртуальное ядро, называется фазированием питания.

Фазирование питания

Фазирование питания оптимизирует подачу напряжения и снижает вероятность колебания vCore, также называемого vDroop.

vDroop может проявляться в виде падения напряжения или скачка напряжения, а также может вызывать сбои и ошибки компьютера, такие как синий экран смерти (BSOD).

Посредством передачи виртуального ядра более чем через одну фазу питания снижается риск vDroop и повышается общая стабильность.

VRM и фазировка питания никоим образом не относятся к компьютерным процессорам и видеокартам.

Вы также можете найти их на электронных устройствах с микропроцессорами. Примеры включают радио, телевизоры, другую бытовую технику и транспортные средства.

Компоненты VRM

Некоторые могут подумать, что VRM — это независимый, автономный компонент на печатной плате.

На самом деле VRM — это собирательное название для комбинации полевых МОП-транзисторов, микросхем драйверов, контроллеров, конденсаторов и дросселей, работающих вместе для фазового питания.

MOSFET, или полевой транзистор металл-оксид-полупроводник, отвечает за усиление и переключение сигналов и помогает в идентификации напряжения.

Для точного выполнения своей работы полевой МОП-транзистор взаимодействует с ЦП через контроллер широтно-импульсной модуляции (ШИМ).

ИС драйвера — это интегральная микросхема, работающая как устройство управления двигателем.Современные микросхемы MOSFET интегрируют микросхему драйвера.

Конденсаторы накапливают электричество и высвобождают его в соответствии с инструкциями контроллера, тем самым регулируя и фильтруя периодические импульсы для коррекции пульсаций и всплесков напряжения.

Конденсатор накапливает электричество в электрическом поле и препятствует изменению напряжения.

Выходные конденсаторы гарантируют, что VRM подает постоянное напряжение на ЦП.

Катушки индуктивности, также называемые дросселями, накапливают электричество в магнитном поле и препятствуют изменению тока.

Как работают VRM на материнской плате?

Схема VRM обычно работает как понижающий преобразователь или понижающий преобразователь.

Понижающий преобразователь — это преобразователь постоянного тока в постоянный, который понижает напряжение от входа источника питания до выходной нагрузки.

Хотя VRM на материнских платах ПК обычно работают с использованием нескольких фаз питания, легче понять, как они работают, глядя на полный однофазный цикл.

Если вам нравится эта тема, возможно, вас заинтересует наша рецензия о различных частях материнской платы и о том, как они функционируют.

Однофазный

В однофазном VRM есть два полевых МОП-транзистора: полевой МОП-транзистор нижнего и верхний полевые МОП-транзисторы, оба служат в качестве переключателей.

Вы найдете дроссель или индуктор перед процессором.

Когда переключатель верхнего плеча замкнут, напряжение сразу после него и перед дросселем становится равным 12 вольт.

Однако напряжение сразу после дросселя не сразу переключается на 12 вольт.

Вместо этого, когда 12-вольтный ток проходит через дроссель, он пытается противостоять изменению напряжения, создавая магнитное поле.

Это магнитное поле вызывает падение напряжения на выходе, передавая ток с гораздо меньшим напряжением в ЦП.

Когда переключатель высокого давления разомкнут, напряжение перед дросселем становится равным нулю, но дроссель все еще сохраняет магнитное поле.

По мере того, как магнитное поле разряжается, а переключатель на стороне высокого давления остается разомкнутым, после дросселя нарастает скачок напряжения, замыкая переключатель на стороне низкого давления.

Это переключение позволяет току проходить через переключатель нижнего уровня и рециркулировать по цепи.

Целью схемы является обеспечение постоянного удельного напряжения около 1,2 вольт.

Для этого схема автоматически размыкает переключатель высокого напряжения, когда напряжение сразу после дросселя достигает 1,2 вольт.

Весь этот цикл повторяется и называется широтно-импульсной модуляцией.

Инструкции по переключению полевых МОП-транзисторов верхнего и нижнего плеча поступают от ШИМ-контроллера через микросхему драйвера или удвоитель.

Многофазный

Итак, что же такое VRM на материнских платах? В современных материнских платах VRM имеют несколько фаз.

Многофазный VRM имеет несколько однофазных VRM, работающих в параллельных цепях.

Каждая из однофазных цепей во всей системе обрабатывает только часть общего тока, требуемого ЦП.

Для многофазного VRM, обеспечивающего одинаковое рабочее напряжение, только одна фаза имеет замкнутый переключатель на стороне высокого напряжения в любой момент времени.

Это смещение гарантирует, что пока одна фаза заряжается, все дроссели остальных разряжаются.

Когда в одной фазной цепи начинает падать напряжение, немедленно вступает в действие следующая.

Как VRM материнской платы повышают производительность ПК?

Цель наличия VRM на материнской плате — обеспечить стабильное и надежное электроснабжение ЦП.

Он повышает производительность ПК в круглосуточном режиме, просто гарантируя, что процессор получает только необходимую мощность.

— это очень деликатные компоненты, которые могут бесперебойно работать только при стабильном и надежном питании.

Многофазные VRM обеспечивают гораздо более стабильное среднее напряжение на ЦП.

Чем больше фаз, тем меньшие амплитуды приводят к более жесткому допуску по напряжению.А с более жесткими допусками выходное напряжение намного стабильнее.

Если система VRM имеет больше фаз, меньшее напряжение проходит через каждую из фаз.

Поскольку тепловыделение становится минимальным при более низком напряжении, компоненты материнской платы становятся менее нагруженными, работают более плавно и служат дольше.

Простой многофазный VRM может обеспечить хорошую производительность центральному процессору среднего уровня на стандартных скоростях, но для выхода за пределы за счет разгона могут потребоваться более качественные VRM.

Выбор подходящей материнской платы

Любой, кто хочет разогнать материнскую плату, должен искать VRM с лучшими компонентами.

Недорогие компоненты, подвергшиеся разгону, могут привести к неожиданным сбоям или отключениям.

При выборе материнской платы для разгона наиболее важными компонентами VRM, на которые следует обратить внимание, являются дроссели и конденсаторы.

Многие материнские платы предлагают герметичные конденсаторы, обычно маркированные как «твердотельные конденсаторы», «конденсаторы японского производства», «конденсаторы Hi-C», «компоненты военного уровня» или «темные конденсаторы».

Высококачественные дроссели или катушки индуктивности будут иметь маркировку «Дроссели из высококачественного сплава» или «Суперферритовые дроссели» (SFC).

Кроме того, лучшие VRM будут иметь первоклассные ребристые радиаторы, покрывающие все или некоторые из полевых МОП-транзисторов.

Имейте в виду, что для энергоемкого процессора, такого как Threadripper, потребуется материнская плата с VRM отличного качества.

Качество фаз

Как уже говорилось, качество компонентов VRM напрямую влияет на качество фаз.

Хотя многофазный VRM означает более стабильное выходное напряжение, большее количество фаз не обязательно означает лучший общий VRM.

Шестифазный VRM с высококачественными компонентами может работать лучше, чем некачественный 12-фазный.

При сравнении продуктов всегда проверяйте компоненты VRM материнской платы, особенно если вы планируете разгон.

Удвоители

Большинство VRM материнских плат имеют 4, 6 или 8 фаз.

Некоторые редкие модели имеют до 10 реальных фаз, но подавляющее большинство имеют VRM только с четырьмя или восемью ступенями мощности.

Производители материнских плат могут предлагать свои продукты с 12, 16 или более фазами с использованием удвоителей фаз.

Удвоитель фазы генерирует два перемежаемых сигнала, используя исходный счетчик фаз, удваивая количество фаз.

Удвоители помогают снизить ток нагрузки на любой фазе и продлить срок службы всех компонентов.

Однако наличие удвоителей означает, что VRM теперь имеет вдвое больше интегральных схем, что приводит к гораздо более дорогой материнской плате.

Удвоители обычно являются общим решением для плат, рекламирующих восьмифазный или 16-фазный VRM.

Обманчивые VRM

Будьте осторожны при выборе материнской платы и рассмотрении ее компонентов VRM.

На некоторых продуктах есть реклама и этикетки, на которых указано вдвое больше фактических фаз, присутствующих в их VRM.

Обычной практикой производителей является удвоение количества фактических фаз, даже если их VRM используют удвоители.

Кроме того, могут быть менее желательные реализации обманчивых моделей.

Одна общая схема устанавливает две отдельные схемы для приема одного сигнала ШИМ, в результате чего получается только одна фаза.

Производитель может называть это двухфазным, а может и не называть его, но на самом деле это не приводит к лучшим пороговым значениям напряжения.

Заключение

Даже после понимания того, что такое VRM, может быть сложно найти материнскую плату с VRM хорошего качества.

Кроме того, стоимость продукта и маркетинговые материалы могут быть очень ненадежными детерминантами.

При проверке VRM на конкретной плате всегда лучше провести исследование.

Вы можете получить надежные обзоры экспертов и советы от энтузиастов, которые каждый день выходят в Интернет для тщательного изучения этих продуктов.

Мы также предлагаем одни из лучших материнских плат для процессоров Intel Core и Ryzen высшего уровня.

Как рассчитать VPP? — MVOrganizing

Как вы рассчитываете VPP?

Чтобы вычислить VP-P из пикового напряжения, пиковое напряжение умножается на 2. Чтобы вычислить VP-P из RMS-напряжения, RMS-напряжение умножается на 2,8284. Чтобы вычислить VP-P из среднего напряжения, среднее напряжение умножается на 3,14159.

Что такое формула Vrms?

Vrms = 0.7071 x Vмакс.

Что такое единица измерения RMS?

Среднеквадратичное значение величины — это. квадратный корень из среднего значения квадрата. значения величины, взятые за интервал. Файл. Среднеквадратичное значение любой функции.

Что означает Vrms и VPP?

Vpp относится к размаху сигнала, а Vrms — это среднеквадратичное значение. На самом деле это просто два способа сказать одно и то же. размах: разница между самым высоким и самым низким значением. В Северной Америке со среднеквадратичным значением 110 В Vpp находится между -155 и 155, что дает Vpp = 310.

Что означает Vrms?

VRMS

Равно ли Vrms VPP?

Преобразование от пика к пику в среднеквадратическое значение Пик к пику определяется как напряжение, измеренное между максимальной положительной и отрицательной амплитудами синусоидальной волны.Ниже приведена формула преобразования Vpp в Vrms. Vrms = 0,3535 * Vpp. Где Vpp — это напряжение от пика до пика, а Vrms — это среднеквадратичное значение напряжения.

Что такое среднее напряжение?

Среднее напряжение (или ток) периодической формы волны, будь то синусоидальная волна, прямоугольная волна или треугольная форма волны, определяется как: «отношение площади под формой волны по времени». Другими словами, усреднение всех мгновенных значений по оси времени с одним полным периодом (T).

Как рассчитать среднеквадратичный ток?

Используйте уравнение 24-15 для расчета полного сопротивления цепи, а затем разделите среднеквадратичное напряжение на полное сопротивление, чтобы вычислить действующий ток.

VRMS в электронике — Что означает VRMS в электронике? Определение VRMS

Значение для VRMS — это среднеквадратичное напряжение, а другие значения расположены внизу, которые имеют место в терминологии электроники, а VRMS имеет одно другое значение.Все значения, которые принадлежат аббревиатуре VRMS, используются только в терминологии Электроники, и другие значения не встречаются. Если вы хотите увидеть другие значения, нажмите ссылку «Значение VRMS». Таким образом, вы будете перенаправлены на страницу, на которой указаны все значения VRMS.
Если внизу не указано 1 аббревиатура VRMS с разными значениями, выполните поиск еще раз, введя такие структуры вопросов, как «что означает VRMS в электронике, значение VRMS в электронике». Кроме того, вы можете выполнить поиск, набрав VRMS в поле поиска, которое находится на нашем веб-сайте.

Значение Астрологические запросы

Значение VRMS в электронике

1. Среднеквадратичное напряжение

Также можно найти значение VRMS для электроники в других источниках.

Что означает VRMS для электроники?

Скомпилированы запросы аббревиатуры VRMS в Электронике в поисковых системах. Были выбраны и размещены на сайте наиболее часто задаваемые вопросы об аббревиатуре VRMS от «Электроника».

Мы думали, что вы задали аналогичный вопрос VRMS (для электроники) поисковой системе, чтобы найти значение полной формы VRMS в электронике, и мы уверены, что следующий список запросов VRMS для электроники привлечет ваше внимание.

1. Что означает VRMS для электроники?

   VRMS означает среднеквадратичное напряжение.

2. Что означает аббревиатура VRMS в электронике?

   Аббревиатура VRMS в электронике означает «среднеквадратичное напряжение».

3. Что такое определение VRMS? Определение

   VRMS — это «среднеквадратичное напряжение».

4. Что означает VRMS в электронике?

   VRMS означает «среднеквадратичное напряжение» для электроники.

5. Что такое аббревиатура VRMS?

   Аббревиатура VRMS — «Среднеквадратичное напряжение».

6. Что такое сокращение от среднеквадратичного напряжения?

   Сокращение от «Среднеквадратичного напряжения» — VRMS.

7. Каково определение аббревиатуры VRMS в электронике?

   Определения сокращенного обозначения VRMS: «Среднеквадратичное напряжение».

8. Какова полная форма сокращения VRMS?

   Полная форма сокращения VRMS — «Среднеквадратичное напряжение».

9. В чем полное значение VRMS в электронике?

   Полное значение VRMS — «Среднеквадратичное напряжение».

10. Какое объяснение для VRMS в электронике?

    Пояснение для VRMS: «Среднеквадратичное напряжение».

Что означает аббревиатура VRMS в астрологии?

Сайт не только включает значения аббревиатуры VRMS в Электронике. Да, мы знаем, что ваша основная цель — объяснить аббревиатуру VRMS в электронике.Однако мы подумали, что помимо значения определений VRMS в Электронике, вы можете рассмотреть астрологическую информацию аббревиатуры VRMS в Астрологии. Поэтому также включено астрологическое объяснение каждого слова в каждой аббревиатуре VRMS.

VRMS Аббревиатура в астрологии

• VRMS (буква V)

  Вы индивидуалистичны, и вам нужна свобода, пространство и азарт. Вы ждете, пока не узнаете кого-то хорошо, прежде чем брать на себя обязательства. Знать кого-то — значит вывести его из себя.Вы чувствуете необходимость залезть в его голову, чтобы увидеть, что им движет. Вас привлекают эксцентричные типы. Часто между вами и вашим возлюбленным бывает разница в возрасте. Вы реагируете на опасность, острые ощущения и тревогу. Гей-сцена заводит вас, даже если вы сами не являетесь участником.

• VRMS (буква R)

  Вы серьезный, ориентированный на действия человек. Вам нужен кто-то, кто может идти в ногу с вами, и кто равен вашему интеллекту, чем умнее, тем лучше.Великий ум заводит вас быстрее, чем великое тело. Однако для вас очень важна физическая привлекательность. Вы должны гордиться своим партнером. В личной жизни вы очень сексуальны, но вы не хвастаетесь, вы готовы служить учителем. Секс важен; вы можете быть очень требовательным товарищем по играм.

• VRMS (буква М)

  Вы эмоциональны и напряжены. Когда вы участвуете в отношениях, вы бросаете в них все свое существо. Вас ничто не останавливает; нет запрещенных приемов.Вы все поглощены и жаждете кого-то одинаково страстного и энергичного. Вы готовы попробовать все и вся. Ваш запас сексуальной энергии неисчерпаем. Вы очень общительны и чувственны; вы любите флиртовать и любите заботиться о своей половинке.

• VRMS (буква S)

  Вы скрытны, замкнуты и застенчивы. Вы очень сексуальны, чувственны и страстны, но не допускаете этого. Только в интимном уединении эта часть вашей натуры раскроется.Когда дело доходит до мелочей, вы эксперт. Вы знаете все тонкости торговли, можете сыграть любую роль или любую игру и очень серьезно относитесь к своей личной жизни. Не валяйте дурака. У вас хватит терпения дождаться подходящего человека.

Что такое VRM и как работает VRM: полное руководство 😎

Возможно, вы потратили сотни и тысячи долларов на графическую карту и процессор соответственно, но есть одна вещь, которую мы упускаем из виду большую часть времени, а именно.е; Регулятор напряжения Модуль или VRM.

VRM или модуль регулятора напряжения также известен как модуль питания процессора, и, как следует из названия, VRM работает для управления напряжением и обеспечения безопасности ваших самых дорогих компонентов.

VRM похож на мини-блок питания, который преобразует высокое напряжение в низкое напряжение . Это электронная схема, которая регулирует и понижает напряжение от входа к выходу.

Он принимает высокое напряжение от основного источника питания и преобразует его в более низкое напряжение, например, 1.2V , что позволяет процессору буквально «поддерживать охлаждение»! VRM не позволяет вашему процессору сгореть из-за гигантской мощности 12 В, которую предлагает основной источник питания типичного процессора.

VRM — это как член семьи, который всегда обеспечивает, не уделяя особого внимания. Когда ваш компьютер начинает давать сбой и вспыхивает уродливый синий экран, он кричит, что ваш VRM отчаянно нуждается в вашем внимании.

Итак, если вы ищете новый ПК.Попробуйте подумать о качестве VRM, поскольку хороший VRM гарантирует, что ваш компьютер прослужит дольше и прослужит долгие годы.

VRM — очень важный компонент материнской платы. Это гарантирует, что ваш ЦП не перегревается, и защищает ваши более хрупкие и дорогие компоненты, такие как графическая карта, ОЗУ и т. Д. VRM небольшого размера может привести к неисправности вашей графической карты .

Принимая это во внимание, многие современные графические карты поставляются с более современной OCP , что означает Защита от перегрузки по току. В этом случае графический процессор задушен, чтобы уменьшить объем текущей VRM.

Поскольку такие компоненты, как ОЗУ, графическая карта и т. Д., Очень устойчивы по своей природе и склонны к перегреву, если напряжение превышает желаемое. VRM, с другой стороны, не позволяет этому случиться. Он изменяет напряжение с 12 В на 1,2 В, поскольку 1,2 В — это желаемое напряжение, о котором мы говорили.

Большинство высокопроизводительных ПК пользуются большим уважением из-за их потрясающей производительности.Таким образом, из-за большой нагрузки ваш компьютер становится уязвимым для нагрева.

Для поддержания производительности и температуры вашего ПК на большинстве материнских плат более высокого класса есть радиатор.

Радиатор представляет собой удлиненную надставку, расположенную рядом с разъемом ЦП. Это гарантирует, что VRM и его MOSFET остаются холодными. Температура обычно составляет около 80 ⁰ ° C и 100 ⁰ ° C, но на игровых ПК она иногда поднимается до 120 ⁰ ° C

Вам может быть интересно, важен ли радиатор, не могу я просто пропустить это? Что ж, жестких правил не существует.Использование радиатора зависит от ваших требований.

Если вы не собираетесь играть в игры с высокой графикой, такие как PlayerUnknown’s Battlegrounds или Grand Theft Auto V, вам не нужен радиатор. Или, если вы не хотите запускать тяжелые графические приложения, такие как Adobe Illustrator, вам это не нужно.

Вам может быть интересно, , как работает VRM? VRM состоит из полевого МОП-транзистора , дросселя , конденсатора и ШИМ-контроллера .Все три компонента играют важную роль в работе VRM.

Дроссель представляет собой катушку, которая действует как мини-аккумулятор. Дроссель — это индуктор, поскольку мы знаем, что индуктор — это электронный компонент, пассивный по своей природе. Это позволяет пользователю хранить электрическую энергию в магнитной форме.

МОП-транзистор или металлооксидный полупроводниковый полевой эффективный транзистор, как следует из названия, является полевым транзистором. Транзистор — это устройство, контролирующее ток.

И в этом случае MOSFET отключает мощность дросселя после определенного необходимого предела. MOSFET хорошо известен своей эффективностью, что делает его идеальным кандидатом для мощных нагрузок.

A Конденсатор — это устройство, которое гарантирует, что результирующий ток не будет иметь скачков. Для обеспечения максимально чистого результата.

Контроллер широтно-импульсной модуляции или ШИМ-контроллер — это контроллер, используемый для управления выходным напряжением. Каждая материнская плата состоит из одного ШИМ-контроллера в соответствии с требуемым уровнем напряжения процессора, набора микросхем и т. Д.Запуская контроллер на более высокой частоте, можно сознательно повысить эффективность.

Как упоминалось ранее, VRM преобразует 12 В в 1,2 В. Но вопрос в том, как он это делает, каков внутренний алгоритм? Давайте разберемся!

VRM делает это с помощью понижающего преобразователя . Если мы посмотрим на принципиальную схему понижающего преобразователя, вы увидите, что переключатель подключен к дросселю, который является индуктором (все дроссели являются индуктивными, но не все индукторы являются дросселями), используемым для целей фильтрации.Которая затем подключается к нагрузке (в данном случае нагрузкой является ЦП).

Катушки индуктивности противостоят изменениям тока. Их называют индукторами, потому что они индуцируют магнитные поля. Когда индуктор одновременно создает магнитное поле, на индукторе будет падение напряжения.

В нормальных условиях это падение напряжения преобразуется в тепло из-за «закона энергетического диалога», который гласит, что энергия не может быть ни создана, ни разрушена, она только меняет свою форму, но в сценарии это падение напряжения преобразуется в магнитные поля.

Это предохраняет нагрузку от тепловых ударов, и он получит 1,2 единицы напряжения, что было требуемой величиной.

Но в конце концов, когда индуктор будет заряжен, напряжение снова будет иметь всплеск, и он попытается свести на нет действие индуктора. Чем меньше индуктивность, тем меньше времени потребуется индуктору для зарядки, и в течение очень небольшого времени он будет удерживать это напряжение.

Это означает, что цепь еще не завершена. Чтобы завершить схему, мы собираемся добавить диод, параллельный переключателю 2.

Теперь наша цепь завершена. Но есть еще небольшая проблема. На данный момент, даже после добавления диода, наш ток все еще протекает через переключатель, и вам может быть интересно, почему это проблема? 🤔

Это проблема, так как через некоторое время, когда индуктор начнет разряжаться, он ударится о землю, и в конечном итоге ваш процессор перестанет работать. Значит, он будет действовать как предохранитель.

Поскольку это не позволит причинить вред вашему процессору, просто выключив его.Я не о вас, ребята, но для меня это проблема. Итак, чтобы исправить это, мы собираемся заставить ток течь через диод, а не через переключатель.

Что он будет делать, так это когда индуктор начнет разряжаться и напряжение упадет с 1,2 В. Он снова поднимет его до 1,2, прежде чем достигнет маржи 0 В.

Так работает однофазный VRM. Если мы добавим больше фаз, эффективность повысится, и ваша система будет работать лучше.

VRM расположен рядом с разъемом ЦП на материнской плате, как упоминалось выше в статье.Схема VRM очень заметна и может быть легко идентифицирована, потому что это единственная схема, в которой используется индуктор (дроссель).

В настоящее время большинство компьютеров используют многофазные VRM. Потому что по мере увеличения количества фаз эффективность VRM будет расти. Поскольку полевые МОП-транзисторы подключены параллельно друг другу, переключение не будет мгновенным.

Следовательно, эта задержка будет равна времени включения сигнала ШИМ. И поскольку они каскадированы, переключение будет происходить последовательно.Таким образом, наличие многофазного VRM позволит теплу равномерно распределяться, что в долгосрочной перспективе будет более выгодным. Однако начальная стоимость будет больше

Еще одним преимуществом использования многофазного VRM является то, что, поскольку он позволяет многократно переключать выходное напряжение, которое является затухающим переходным напряжением, будет меньше времени для спада

Использование многофазного VRM также позволяет снизить частоту ШИМ полевого МОП-транзистора, поскольку выходное напряжение будет перекрываться из-за многоступенчатого переключения. Таким образом, падение в этом случае всегда будет меньше, чем в случае однофазного VRM.

У вас может возникнуть один вопрос: Эй! Writer, «Имеет ли значение VRM, если я не занимаюсь разгоном ?» На этот вопрос нет однозначного ответа.

Если вы не выполняете разгон, вы можете запустить ПК без VRM, но от качества вашего ПК будет зависеть, следует ли вам использовать VRM или нет.

Если у вас материнская плата очень высокого класса, такая как Asus ROG Maximum XII Extreme, Gigabyte Z390 Auros Ultra, Asus Rog Maximum XI Hero и т. Д., Вы должны подумать о добавлении VRM в корзину при оформлении заказа (Примечание: большинство этих материнских плат поставляются с встроенный VRM).Если вы планируете покупать недорогие материнские платы, вы можете обойтись без VRM.

VRM очень важен для ваших компьютеров высокого класса. Как и без VRM, такие хрупкие компоненты вашего компьютера, как Graphic cad, процессор, будут повреждены из-за разгона.