power-on reset(PoR)이란 전원이 Turn on 되었을 때 microprocessor 또는 microcontroller에 예측 가능하고 표준화된 전압을 제공하기 위한 회로이다. PoR 시스템은 microprocessor 또는 microcontroller가 전원을 켤 때마다 항상 같은 조건에서 시작할 수 있도록 해준다.
PoR 시스템은 peripheral일수도 있지만, 복잡한 프로세서나 컨트롤러의 경우 main chip 안에 포함되기도 한다. 대부분 기본적인 PoR 시스템은 저항과 캐패시터로 구성된다.(자세한건 나중에 다시 하련다.)
출처
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처음에 트랜지스터의 원리에 대해 간단하게 이해하려고 반도체에 대해 공부하다가 에너지 밴드라는 것을 알게 되었다. 정말 끝이 없다. 언제쯤 이것들을 정리할 수 있을까...
Energy band(에너지 띠), 처음에 들었을 때는 이건 또 뭔가... 싶었지만 알고보니 중학교 때 들어봤던 것 같다. 그 때의 기억을 회상하며 다시 해보자.
에너지 준위
원자 및 분자가 갖는 에너지의 값이다. 전자를 끌어당기는 원자핵에서 가까울수록 낮고 멀어질수록 높다. 에너지 준위가 높은 전자는 자유전자가 되기 쉽다. 그래서 최외각에 위치하는 전자는 원자간의 결합에 영향을 미치게 되는데 '원자가 전자'라고도 부른다.
전자는 진동, 열, 빛이나 전자파의 조사, 다른 입자와의 충돌 등 에너지의 흡수 등으로 인해 에너지를 받게되면 에너지 준위가 더 높은 전자껍질로 이동하게 되는데, 이런 상태의 전자를 '들뜬 상태' 또는 '여기 상태'라고 한다. 반대로 가장 안정된 낮은 에너지 준위 상태를 '바닥 상태' 또는 '기저 상태'라고 한다.
높은 에너지 준위로 들뜬 상태에 있던 전자는 불안정하여 안정된 상태의 낮은 에너지 준위로 돌아가려고 한다. 이 때 전자가 낮은 상태의 에너지 준위로 떨어지면서 빛이나 전자기파, 방사선 등의 에너지를 방출하게 된다.
에너지 띠(energy band)
결정 속에는 이온 껍질에 의한 주기적인 전기장이 존재하며, 이에 따라 결정 속에 전자가 가질 수 있는 에너지가 제한된다. 결정 속 전자가 존재할 수 있는 에너지 영역을 에너지 띠라고 부른다.
솔직히 나도 이게 뭔 소리인지는 잘 모르겠다. 어쨌든 에너지 준위에는 아래 그림과 같이 전자가 있을 수 있는 허용된 띠와 전자가 있을 수 없는 띠틈이 있다.
개인적으로 이 블로그에서 설명하는게 가장 잘 이해된다.
원자가띠와 전도띠
원자 내부의 전자들은 허용된 띠의 가장 낮은 에너띠부터 채워나가는데, 전자가 존재하는 가장 높은 에너지띠를 원자가띠라고 한다. 원자가띠에는 전자가 채워져있는데, 이 전자가 열에너지나 전기장으로부터 에너지를 흡수하여 더 높은 에너지띠로 전이하면 고체 내부에서 자유롭게 이동할 수 있다.
고체 내부에서 자유롭게 이동하는 전자를 자유전자라고 하며, 자유전자가 이동하여 전류가 흐르게 된다. 그래서 원자가띠 위에 있는 에너지띠를 전도띠라고 한다. 반도체와 부도체에서는 원자가띠 위에 띠틈이 있고, 그 위에 전도띠가 있다. 전도띠에는 전자가 차 있지 않아서 전도띠로 전이된 전자는 아주 작은 에너지를 주어도 자유전자가 된다. 전자가 원자가띠에서 전도띠로 전이하면 원자가띠에 전자가 비어 있는 (+) 성질을 띠는 부분이 생기게 되는데 이를 양공(holes) 또는 정공이라고 부른다.
마치며
솔직히 너무 깊게 파고든 것 같다. 지금 내게 중요한 것이 무엇인지 다시 한 번 생각해보자.
참고
[반도체 이야기] 5. 에너지 띠(energy band)
| P형 반도체, N형 반도체 (0) | 2018.01.04 |
|---|---|
| 다이오드 (0) | 2018.01.04 |
| 단자와 반도체 소자 (0) | 2018.01.03 |
| JTAG (0) | 2018.01.02 |
| 개념 정리 목록 (0) | 2018.01.02 |
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P형 반도체
전하를 옮기는 캐리어로 정공(Hole)이 사용되는 반도체이다. 양의 전하를 가지는 정공이 캐리어로서 이동해서 전류가 생긴다. 즉, 정공이 다수 캐리어가 되는 반도체이다.
N형 반도체
전하를 옮기는 캐리어로 자유전자가 사용되는 반도체이다. 음의 전하를 가지는 자유전자가 캐리어로서 이동해서 전류가 생긴다. 즉, 다수 캐리어가 전자가 되는 반도체이다.
다수 캐리어
다수반송자, 다수운반체라고도 부른다. n형과 p형 반도체 속에 있는 캐리어(전자 혹은 정공) 중에서 여러 개가 존재하는 캐리어를 말하며, 다수반송자 또는 다수운반체라고도 한다. 반도체의 전기저항은 이 다수캐리어에 의하여 결정된다.
참고
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다이오드란 한쪽 방향으로 전류가 흐르도록 제어하는 반도체 소자를 말한다.
대부분의 반도체 다이오드는 p-n 접합으로 두개의 전극을 갖는 반도체 결정체(crystalline)이다. PN 다이오드에서 전류는 P형 반도체 면에서 N형 반도체 면으로만 흐를 수 있다.
다이오드의 종류로는 한쪽 방향으로만 전류를 흐르게 하는 정류 다이오드, 일정 신호에서 필요한 신호만 거를 때 사용하는 검파 다이오드, 빛을 낼 수 있는 발광 다이오드 등 여러 종류가 있다.
참고
다이오드 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전
| 에너지 띠 (0) | 2018.01.04 |
|---|---|
| P형 반도체, N형 반도체 (0) | 2018.01.04 |
| 단자와 반도체 소자 (0) | 2018.01.03 |
| JTAG (0) | 2018.01.02 |
| 개념 정리 목록 (0) | 2018.01.02 |
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단자 : 전기적으로 신호를 전달하는 회로의 끝 부분
소자
구조, 제조방식, 역할, 단자 수 등에 따라 분류할 수 있다.
구조 : 점접촉형, 결정성장형, 합금접합형, 메사형, 평면형 등
제조방식 : 확산접합형, 에피택셜형, 인슐레이터 위의 실리콘 등
역할 : 능동소자, 수동소자
단자 수 : 2단자 소자, 3단자 소자, 다단자 소자
대표적인 고체소자로는 TR, FET, SCR, 다이오드, LED 등이 있다.
반도체 소자는 개별부품이나 다수의 소자를 하나의 기판에 집적하는 집적회로 등에 사용될 수 있다.
참고
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JTAG(Joint Test Action Group)이란 임베디드 시스템 개발 시에 사용되는 디버깅 장비이다. 보통 '제이택'이라고 발음하더라.
다층기판 보드가 등장하면서 기존의 보드 테스트 방식은 안정성과 비용에 문제를 일으키게 되었고, 이러한 문제점을 해결하기 위해 80년대 중반에 joint European Test Access Group이란 단체가 결성되어 a serial shift register around the boundary of the device라는 개념을 발전시켜 탄생하게 되었다. 일반적으로 JTAG이란 말보다는 Boundary-Scan이란 말을 더 많이 사용한다.
JTAG의 작동 방식은 칩 내부에 Boundary Cell을 만들어 이것이 외부의 핀과 일대 일로 연결되어, 프로세서가 할 수 있는 동작을 중간의 Cell을 통해 인위적으로 수행할 수 있도록 하는 것이다. 이런 방식으로 JTAG은 다양한 하드웨어의 테스트나 연결 상태등을 체크할 수 있다.
라고 위키피디아에 나와있었는데, 직접 본 적도 없어서 잘 모르겠다. 그냥 디버깅 장치라는 것만 알고 나중에 직접 사용하게 되면 다시 알아봐야겠다.
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이 글을 쓴지 하루만에 JTAG를 볼 수 있게 되었다. 컴퓨터와 연결하기 위해서 USB B type을 사용한다. JTAG의 화살표가 있는 부분과 보드에서 네모 모양의 납 부분이 1번 핀이므로 이거에 맞게 연결하면 된다.
지금 회사에서 Microchip의 PIC라는 칩을 만지고 있는데, 같은 회사에서 만든 디버깅 도구인 PICkit3가 아래 사진에 있는 것이다. 이것을 통하여 칩에 read/write, 디버깅 등을 할 수 있다. 또한 보드에 전원도 공급할 수 있는데, 대신 target이 소비하는 전류가 30mA 이하이어야 한다. 자세한 내용은 공식 문서 참조
참고
| 다이오드 (0) | 2018.01.04 |
|---|---|
| 단자와 반도체 소자 (0) | 2018.01.03 |
| 개념 정리 목록 (0) | 2018.01.02 |
| PWM이란 (0) | 2017.11.24 |
| 레귤레이터(Regulator) (0) | 2017.10.25 |
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원래는 몇 개월 전에 정리가 끝났어야 하는 것들인데, 내가 게을러서 이제서야 다시 시작한다. 마음 잡고 잘 해보자.
중요한건 어느 정도 깊이까지 공부를 하느냐가 문제인데... 우선 목표는 다른 사람이 이해할 수 있도록 설명해주는 수준으로 아는 것이다. 솔직히 원리까지 알자면 시간도 오래 걸리고 금방 질릴 것 같다. 지금 당장은 개념과 특징 정도만 알아두어도 괜찮을 것 같다.
마지막 업데이트
| 단자와 반도체 소자 (0) | 2018.01.03 |
|---|---|
| JTAG (0) | 2018.01.02 |
| PWM이란 (0) | 2017.11.24 |
| 레귤레이터(Regulator) (0) | 2017.10.25 |
| 수동소자, 능동소자 (0) | 2017.10.25 |
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지금 다니고 있는 회사는 분야가 임베디드에 가깝기 때문에 소프트웨어 쪽만 알고서는 일하기 힘들다. 그렇기 때문에 진입장벽이 낮다는 PIC를 통해 임베디드 분야에 입문을 하게 되었다.
차장님께 추천받은 IDE는 MPLAB X IDE로 마이크로 컨트롤러와 아날로그 반도체 분야에서 유명한 회사라고 한다. 이 회사에서 개발자를 위해 MPLAB 이라는 개발환경을 제공한다. 기존에 자체적으로 만들었던 MPLAB과 NetBeans 기반의 MPLAB X가 있는데, 후자가 더 최신이고 평가도 좋다. 회사에서도 무료로 쓸 수 있는 프리웨어이다.
컴파일러는 회사에서 구매했다고 하는 CCS를 사용하기로 하였다. CCS는 마이크로 칩을 위한 C 컴파일러라고 한다. 자세한 내용은 홈페이지 참고.
처음 차장님이 개발환경을 구축하는데 시간이 꽤 걸릴 것이라고 말씀하셔서 걱정을 했었는데 다행히 자료가 많아서 생각보다 일찍 끝났다. 내가 MPLAB X IDE에서 CCS 컴파일러를 사용하기 위해 참고했던 자료가 있다.(PDF)
자세한건 첨부 링크 참조하고, 간단하게 설명하자면 그냥 플러그인 설치하고 프로젝트 생성할 때 설정만 해주면 된다. 그리고 내가 헤매서 쓸데없이 시간을 낭비한 부분이 있었다. 프로젝트를 생성하면 기본적으로 헤더와 소스 파일이 없는데, 소스 파일같은 경우에는 기존에 있던 파일을 불러와 사용할 수 있다.
그리고 저 예제 파일은 컴파일러가 설치되는 폴더(기본적으로 C 드라이브의 Program Files에 설치됨)에 함께 들어있는데, 만약 저 다이얼로그 박스의 우측 하단에 있는 Copy 부분을 체크하지 않으면 해당 파일 경로를 참조하게 된다. 즉, 시스템 폴더 안에 있는 파일을 접근하려고 하기 때문에 빌드 과정에서 오류가 발생할 수 밖에 없는 것이다.
저 Copy 부분을 보지 못해서 몇 시간동안 문제를 찾기 위해서 뻘짓을 했었다. 공식 메뉴얼에서도 이 부분을 언급했었는데 나는 이것이 문제라고는 생각지도 못하고 넘어갔었다. 앞으로는 문서를 꼼꼼하게 살피고 넘어가자...
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PWM(Pulse Width Modulation)
펄스의 폭을 컨트롤하기 위한 제어방법이다.
펄스의 폭을 조절하여 전력의 크기를 조절할 수 있다.
이전에 포스팅했던 스위칭 레귤레이터에서 전압을 변환하는 원리를 생각하면 된다.
펄스 주기에서 On 되어있는 비율을 duty라고 하며, duty 값이 낮을수록 출력 전압은 낮아진다.
이를 이용해 디지털 전압으로 아날로그 전압을 공급할 수 있다.
(아두이노에서는 analogWrite라는 함수를 이용하여 아날로그 전압을 출력할 수 있는데, 이 때 pwm이 사용된다.)
참고
PWM(Pulse Width Modulation) 펄스 폭 제어 란 무엇인가
| JTAG (0) | 2018.01.02 |
|---|---|
| 개념 정리 목록 (0) | 2018.01.02 |
| 레귤레이터(Regulator) (0) | 2017.10.25 |
| 수동소자, 능동소자 (0) | 2017.10.25 |
| 전압, 전류, 저항 (0) | 2017.10.25 |
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전압을 변환해주는 전자부품이다.
보통 스위칭 레귤러레이터(DC/DC switching reg)와 리니어 레귤러레이터(LDO)로 구분된다.
스위칭 레귤러레이터
전기가 들어오면(Vin) 원하는 출력 전압(Vout)이 될 때까지 스위치를 매우 빠르게 On/Off 한다.
스위치를 ON/OFF하는 주기에 따라 전압의 평균이 달라지게 된다.
이를 이용하여 원하는 전압으로 변화하여 출력할 수 있다.
이 과정에서 노이즈가 발생하게 되는데, 이는 코일에서 줄여준다.
참고로 스위칭 레귤러레이터는 스위칭 소자뿐만이 아니라 주위의 코일, 콘덴서 등을 포함한다.
(콘덴서는 고주파만 통과시키지만, 코일은 저주파만 통과시킬 수 있다.)
그리고 DC/DC switching reg에는 FB(feedback)이 있기도 한다.
코일을 거쳐 노이즈를 줄인 전력을 다시 reg로 가져와 정해진 출력전압이 맞는지 확인한다.
아니라면 내부적으로 올바른 출력 전압이 되도록 조정한다. 이 과정을 피드백이라고 한다.
리니어 레귤러에이터
입력과 출력이 선형적이다.
노이즈가 거의 없다.
전압을 변환하면서 열이 발생한다. (에너지 보존 법칙)
입력과 출력의 전압차가 크면 발열이 심해지고 효율이 좋지 않다.
그래서 스위칭 레귤러리에터로 전압을 줄이고 리니어 레귤러레이터로 원하는 전압으로 출력을 조절하기도 한다.
참고
http://www.rohm.co.kr/web/korea/dcdc_what4
http://www.rohm.co.kr/web/korea/dcdc_what5
| JTAG (0) | 2018.01.02 |
|---|---|
| 개념 정리 목록 (0) | 2018.01.02 |
| PWM이란 (0) | 2017.11.24 |
| 수동소자, 능동소자 (0) | 2017.10.25 |
| 전압, 전류, 저항 (0) | 2017.10.25 |
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