Svět je stále analogový. Kudy do něj ale proniknout?

Čteme-li časopisy nebo brouzdáme-li po internetu, nabydeme rychle dojmu, že je dnešní svět prostě digitální a analogové technologie jsou již věcí minulosti. Je to ale pravda?

Ne tak docela. Každá reálná složka, ať už to bude audio signál, nebo teplota, je analogovou hodnotou. Abychom tedy dokázali takovou hodnotu změřit, příp. dále i zpracovat, neobejdeme se bez analogové techniky. Každý rychlý přenos číslicového signálu musí řešit analogovou podstatu věci a pouze ti, kteří tomu porozumí, mohou vše též optimálně využívat. Jakmile si pak uvědomíte, že každý problém nelze řešit softwarovou cestou, můžete získávat znalosti, které jsou v současném pracovním prostředí tolik potřebné. Nové technologie spojené třeba s elektrovozidly či obnovitelnými zdroji energie nelze mít pod kontrolou bez povědomí o analogovém světě. Navzdory tomu všemu se na trhu práce snižuje počet odborníků, kteří budou hardwaru opravdu rozumět. Pokud se tedy studenti a čerství absolventi vysokých škol v oboru polovodičových technologií a jejich obvodů vyznají, otevírají se pro ně mimořádné kariérní příležitosti.

Abychom se na cestě stát se experty přes analogovou techniku měli od čeho odrazit, nachystala společnost Analog Devices moduly podporující aktivní učení. Na základě předem připravených laboratorních experimentů tak umožňuje získat znalosti a zkušenosti související právě s tímto odvětvím. Nástroje, které mají pomoci lépe porozumět naučené teorii, lze využívat v rámci univerzitního vzdělávání, ale také naprosto nezávisle. Praktické zkušenosti s elektronickými obvody tak může získat úplně každý. Kdykoli a kdekoli. Některým studentům vyhovuje práce o samotě a v noci, zatímco jiní budou rádi spolupracovat se svými kolegy a debatovat přitom o výsledcích. Pokud nějaký experiment zrovna nevyjde, nikdo pobaveně nekouká a vše se může zopakovat ještě jednou. Moduly jsou rovněž užitečné v případě, kdy sehnat na škole místo v laboratoři, volný čas nebo potřebnou výbavu není jen tak. Výhoda spočívá také v tom, že pokusy může souběžně provádět více studentů, aniž by některý z nich jen stál a pozoroval ostatní.

Výukové moduly, to nejsou počítačové simulace s předem připravenými výsledky. Jedná se totiž o praktické laboratorní experimenty. Umožňují totiž sestavit obvody, přivést vstupní signály, změřit analogové nebo též číslicové výstupy a výsledky analyzovat na počítači. Pozornost byla rovněž věnována ekonomickému hledisku, takže studenti nemusí sáhnout hluboko do kapsy.

Nyní se na aktuálně dostupné kity od společnosti Analog Devices podíváme blíže.

ADALP2000

Řekne-li se ADALP2000 [1], máme tím na mysli výběrovou sadu obsahující různé integrované obvody od společnosti Analog Devices a také diskrétní součástky, např. rezistory nebo kondenzátory. Na přibaleném nepájivém poli lze proto bez nutnosti cokoli pájet postavit nejrůznější elektronické obvody.

ADALM1000

V tomto případě se jedná o výukový modul pro základní experimentování. Připojen bude přes rozhraní USB, takže nabízí napájecí napětí 2,5 V nebo 5 V a k tomu až 200 mA. Prostřednictvím dvou kanálů je také možné získat různé průběhy napětí a proudu. Napětí od nuly až do 5 V, proudy mezi –200 mA a +200 mA a související průběhy lze vzorkovat s rychlostí až 100 kSPS (tisíce vzorků za vteřinu). Společně se softwarem dostupným pro systémy Windows, Linux a Mac OS X můžete změnit parametry a s využitím funkce osciloskopu zobrazit výsledky měření na svém počítači. Celá řada pokusů, které lze díky ADALM1000 [2] provádět, je pak na webových stránkách společnosti Analog Devices podrobně popsána v části „Circuit I and II Lab Activities“ [3].

ADALM2000

Tím se již dostáváme k výukovému modulu vhodnému k pokročilejšímu experimentování. ADALM2000 [4] zvládá všechno, co umí ADALM1000, a nabízí ještě něco navíc. Díky možnosti měřit signály až do 25 MHz nebo je v pásmu do 30 MHz rovněž i generovat, bude ADALM2000 zhruba tisíckrát rychlejší. Dva napájecí zdroje lze nastavit v rozmezí od 0 V do +5 V a také mezi –5 V a nulou. Softwarovou cestou je pak možné zobrazit dvoukanálový osciloskop a také číslicový logický analyzátor s 16 kanály, stejně jako příslušný voltmetr. Obvody, spektrum nebo digitální sběrnice – to vše lze analyzovat. Odpovídající laboratorní pokusy je možné najít pod „Electronics I and II Lab Activities“ [5]. A s několika málo úpravami můžete kit využívat rovněž pro úlohy navržené pro systém ADALM1000.

ADALM-Pluto

Sada ADALM-Pluto [6] zase představuje vf nástroj umožňující získat hlubší povědomí o softwarově definovaném rádiu SDR, tedy nastavení kmitočtových pásem a dalších vlastností prostřednictvím softwaru, to vše pro účely vysokofrekvenční bezdrátové komunikace. Využijete přitom kmitočtový rozsah od 325 MHz až do 3,8 GHz, stejně jako vlastní kanál pro vysílání a příjem. Se systémem se mohou uživatelé blíže seznámit díky knize Software-Defined Radio for Engineers [7], kterou lze zdarma stáhnout ze stránek analog.com. Najdete v ní rovněž několik experimentů, které lze s využitím kitu ADALM-Pluto provádět.

Více informací o nástrojích získáte na webových stránkách analog.com v části „Education“, příp. přes vyhledávání pomocí klíčových slov „active learning modules“. Sady je pak možné objednat přímo od společnosti Analog Devices nebo u některého z jejích distributorů. Odpovědi na některé otázky týkající se těchto kitů naleznete v rámci EngineerZone® v části „Virtual Classroom for ADI University Program“.

Svět prostě je a nadále i zůstane analogový, a proto se bez odborníků s hlubokými znalostmi analogových technologií neobejde. Takže, jdeme na to!