Jestem programistą, który studiuje elektronikę dla hobby (ale poważnego, nie tylko dla zabawy). Uważam się za posiadającego rozsądną wiedzę na temat elektroniki cyfrowej. Na przykład już opisałem procesory, proste procesory graficzne, karty sieciowe, kontrolery pamięci RAM itp. W VHDL, a następnie do FPGA. Jeśli chodzi o elektronikę cyfrową, to ten rodzaj wiedzy, którą mam do tej pory.
Teraz chcę poprawić swoją wiedzę na temat elektroniki analogowej. Do tej pory studiowałem: tranzystory, wzmacniacze bjt, opampy, obwody RLC, filtry pasywne i aktywne, proste czcionki liniowe i niektóre klasyczne układy scalone, na przykład 555.
Ale wciąż brakuje mi umiejętności czytania i rozumienia schematu obwodu anologicznego w następującym znaczeniu: kiedy widzę schemat obwodu cyfrowego, łatwo jest określić, gdzie są wejścia i wyjścia, jak przepływ danych przez obwód i jak każdy stopień przekształca sygnał wejściowy. Na przykład poniższy obraz można łatwo uzasadnić pod względem nakładów i wyników.
Ale podczas czytania schematu obwodu analogowego nie mogę jeszcze sam podzielić schematu na bloki / części, nawet przy dokładnym przestudiowaniu. Na przykład następujący schemat (SPMS):
Ze względu na tak wiele szeregowych i równoległych połączeń oraz ponieważ prąd może przepływać w obu kierunkach w niektórych częściach obwodów, trudno mi uzasadnić pod względem wejścia i wyjścia.
Oto moje pytanie: czy istnieje sposób na odczyt i interpretację schematów obwodów analogowych w kategoriach wejścia / wyjścia w taki sam sposób, jak schematy cyfrowe (na przykład bramki logiczne)? Czy w przypadku obwodów analogowych istnieje inny sposób uzasadnienia obwodu? Innymi słowy: czy istnieje systematyczny, algorytmiczny sposób odczytu i interpretacji schematów analogowych, czy też każdy obwód wymaga analizy ad hoc? Czy jest abstrakcja, z której korzystają inżynierowie elektrycy?
To, czego do tej pory próbowałem: uzasadnić obwód za pomocą abstrakcji sygnałów; spróbuj podzielić obwód pod względem buforów (z powodu impedancji wejściowej / wyjściowej), ale jak dotąd nie działało to dobrze, ponieważ: nie wszystkie obwody mają bufory lub nie działają z sygnałami. Próbowałem także rozdzielić obwód, najpierw patrząc na układy scalone, a następnie na dyskretne elementy wokół niego. Potem poszedłem do arkusza danych IC i przeczytałem tam instrukcje. Ale to również nie działało we wszystkich przypadkach, ponieważ nie wszystkie obwody mają układy scalone.
Moje cele to: biorąc pod uwagę schemat, spróbuj zidentyfikować bloki funkcjonalne: filtry, wzmacniacze itp.; aby móc zaprojektować (dla mnie jest to najważniejszy cel) schematy o takiej złożoności jak powyższy SPMS. W obu przypadkach muszę zrozumieć, w jaki sposób jeden etap jest połączony z drugim.
Proszę o wybaczenie, jeśli moje pytanie jest trochę niejasne. Jak powiedziałem, jestem programistą, a nie inżynierem elektrykiem i wciąż brakuje mi słów kluczowych i koncepcji. Jeśli to możliwe, pomóż mi poprawić moje pytanie.
źródło
Odpowiedzi:
Chodzi o identyfikację wzoru, a otrzymujesz to, patrząc na prostsze schematy, a następnie stamtąd budując. Ogólnie rzecz biorąc, ludzie wybierają wzorce projektowe z dość ograniczonego zestawu opcji, więc gdy poznasz kilka, możesz zacząć rozumieć, co robią poszczególne części projektu. Następnie możesz je „zignorować” i skoncentrować swoje wysiłki na zrozumieniu bitów, których nie znasz.
Często uważam, że wyzwaniem jest faktyczny układ schematu. Na przykład na schemacie SMPS wyraźnie widać, że ściśle pasuje do prostokątnej przestrzeni, więc niektóre wzory nie są ułożone w układzie podręcznika. Ćwicz, ćwicz, ćwicz i pytaj tutaj, kiedy potrzebujesz pomocy :)
źródło
Kontekst schematu przedstawia początkową trasę do obwodu.
Na przykład zilustrowałeś SMPS. Z definicji wymaga to mocy wejściowej i zapewnia regulowaną moc wyjściową prądu stałego. Musisz teraz zeskanować schemat, aż znajdziesz słowa „FILTR WEJŚCIA” w lewym górnym rogu i „WYJŚCIE DC w prawym górnym rogu”.
Wewnątrz tego obwodu będzie wiele bloków, które indywidualnie mają wejście i wyjście, i są ze sobą połączone w celu wykonania ogólnej funkcji. Tutaj identyfikacja części jest twoim przyjacielem, a po kilkukrotnym przejrzeniu go, szybko przyzwyczaisz się do liczb. TL494 i 78L05 są odpowiednio przełącznikiem i regulatorem niskiego napięcia. Czytasz te dane, a one mówią ci, co robią części i jakie są funkcje pinów.
Przykłady, które wybrałeś dla cyfrowej kontra analogowej są nieco ekstremalne. Jeśli opublikowałeś schemat MCU, z autobusami kursującymi między pamięcią RAM i ALU a urządzeniami peryferyjnymi i ... masz ogólny pomysł, brak danych wejściowych lub wyjściowych, chyba że wiesz, czego szukasz. Równoważność analogowa w złożoności funkcji logicznej ABC byłaby gdzieś pomiędzy TL494 a 78L05. Odpowiednikiem SMPS byłby MCU.
Przyzwyczaj się do liczb, używaj google do tworzenia kart danych, rozkładaj na bloki funkcjonalne (takie jak urządzenia peryferyjne SPI), zacznij od prostych i wielu ćwiczeń. To zupełnie normalne, że głowa eksploduje, gdy znajdziesz się w nowym polu.
Być może studiowałeś opampy i 555, ale czy zbudowałeś coś z nich? Elektronika naprawdę jest praktyczną dyscypliną. Jeśli nie chcesz dostać płyty kontrolnej i DMM, to przynajmniej zagraj z symulatorem obwodu. Czytam podręczniki programowania i myślę, że rozumiem, ale dopiero wtedy, gdy mam coś znacznie wykraczającego poza „Hello World”, zdaję sobie sprawę, że nie rozumiem.
źródło
Myślę, że szukasz jakiegoś schematu blokowego, czegoś, co można oceniać za pomocą jakiegoś algorytmu, od początku do końca, na przykład programu komputerowego. Oczekujesz, że schemat opisuje, co robi maszyna. Ale inżynier elektryk patrzy na schemat, aby zobaczyć, jak zbudowana jest maszyna. Wykorzystuje doświadczenie, kontekst i inne zasoby, aby zobaczyć, co robi i jak działa.
Podany przez ciebie cyfrowy „schemat obwodu” jest o krok dalej niż schemat obwodu. Gdzie jest zasilacz? Jakiego rodzaju układu scalonego używam? Które bramy są w jakich układach scalonych? Jakie są numery pinów? Co z kondensatorami odsprzęgającymi? Złącza Ochrona przed wyładowaniami elektrostatycznymi?
Nic nie mówi, że schematy na podobnym poziomie abstrakcji nie mogą istnieć dla obwodów analogowych. Na przykład oto bardzo podstawowe radio zdefiniowane programowo:
symulacja tego obwodu - Schemat utworzony przy użyciu CircuitLab
Oto kolejny, Softrock Lite II :
Jedyną różnicą jest ilość szczegółów obecnych na schemacie. Destyluje się obwód w bloki funkcjonalne z wyraźnymi wejściami i wyjściami. Drugi zapewnia pełny opis każdego fizycznego elementu w obwodzie i sposobu ich połączenia.
Zapytałeś, jak interpretować schematy w kategoriach danych wejściowych i wyjściowych. Jeśli jest to schemat pokazujący bloki funkcjonalne, jest to łatwe.
Ale jeśli jest to taki, który pokazuje obwód elektroniczny, zasadniczo nie jest to możliwe. Obwód elektroniczny to maszyna, taka jak zegarek, silnik odrzutowy lub temperówka. Schemat jest jak plan: mówi, jak zbudować maszynę, a nie to, co robi. Schemat nie jest schematem blokowym. Komponenty elektroniczne nie działają pojedynczo, jak instrukcje w programie komputerowym. Działają wszystkie naraz. Linia na schemacie niekoniecznie jest podłączona do wejścia na jednym końcu i wyjścia na drugim końcu. Nie oznacza to przepływu informacji. To raczej wskazuje, że dwie części „dotykają”, mówiąc elektrycznie.
źródło