Napěťové domény a kostra

Tohle je statická kopie kapitoly pro vyhledávače. Interaktivní verze má animované obrázky, kontrolní otázky a tlačítka, která příklad načtou do kalkulačky.

Jestli spolu dvě domény smějí být spojené drátem, není otázka téhle labky — LogicLab ji zodpověděl a tenhle nástroj si tam pro odpověď sahá, aby se ty dvě nikdy nerozešly. Co se tu přidává, je druhá otázka, kterou LogicLab položit nemohl: mají obě strany společnou zem?

V_OH = 4,4 V → V_IH = 2,0 V
Klasika: starší modul na 5 V posílá signál do dnešního mikrokontroléru na 3,3 V.
NM_H = 1,9 V · NM_L = 0,1 V
Šumová rezerva je obrovská v obou stavech. Osciloskop ukáže čistý signál a logický analyzátor správná data.
V_max = 3,6 V < 5,0 V
Mezní hodnota vstupu je 3,6 V. Přivedených 5 V je nad ní — a to není v žádné tabulce úrovní, protože to není otázka úrovní.
V_rx = 5 V + 0,0 V = 5,0 V
Když navíc obě strany nemají společnou zem, přičte se rozdíl potenciálů. Přesuň jezdec a dívej se, co to udělá s úrovní.

Pět voltů do třívoltového pinu, krok po kroku. V posledním kroku přidej rozdíl zemí.

Nejhorší případ je ten, který se čte perfektně

Pětivoltový výstup do obyčejného 3,3V mikrokontroléru projde každou kontrolou úrovní. Šumová rezerva je nahoře i dole obrovská, osciloskop ukáže čistou hranu, logický analyzátor správná data. A pin je stejně mrtvý, protože jeho mezní hodnota je 3,6 V.

To je celý rozdíl mezi dvěma vadami, které se dají snadno splést:

prahová — úroveň se nepřečte. Vidí se hned, projeví se jako chybná data a spraví ji převodník úrovní;
přepěťová — úroveň se přečte správně a součástka se zničí. Nevidí se, a spraví ji dělič, sériový odpor s omezovací diodou, nebo jiná součástka.

Nástroj je proto rozlišuje jménem a ne jen verdiktem. Přitom stačí jedna řádka v katalogu, aby se z prvního případu stal neproblém: 5V signál do stejného pinu, ale u součástky snášející 5 V, je naprosto v pořádku.

A pak rozdíl zemí, který nikdo nekreslí

Rozdíl potenciálů mezi dvěma kostrami je posun úrovně, který nikdo nedeklaroval: přijímač vidí, co vysílač poslal, plus to, o kolik se ty dvě země liší. A ten rozdíl není hypotetický — vzniká, jakmile teče proud po společném vodiči, tedy vždycky, když ve stroji jede motor.

V_rx = V_tx + (GND_tx − GND_rx)to druhé v žádném schématu není

Proto tenhle nástroj rozhoduje v tomhle pořadí: nejdřív země, potom mezní hodnota, teprve nakonec úrovně. Půl voltu rozdílu už je verdikt „izolovat“, protože půl voltu je značná část každé šumové rezervy — a rozdíl zemí neroste plynule, ale skokem, když se sepne stykač.

Past: „vždyť mají obě společnou zem, jsou přece v jedné skříni“ je věta o schématu, ne o stroji. Dva metry kostry, kterými teče deset ampér, není společná zem.