Як інтерпретувати схему з точки зору введення / виводу [закрито]


10

Я програміст, який вивчає електроніку для хобі (але серйозного, а не лише для розваги). Я вважаю себе розумним знанням цифрової електроніки. Наприклад, я вже описав процесори, прості графічні процесори, мережеві карти, контролери оперативної пам’яті тощо в VHDL, а потім у FPGA. Що стосується цифрової електроніки, то це такі знання, які я маю досі.

Тепер я хочу вдосконалити свої знання з аналогової електроніки. До сих пір я вивчав: транзистори, підсилювачі bjt, opamps, схеми RLC, пасивні та активні фільтри, прості лінійні шрифти та деякі класичні ІС, наприклад 555.

Але мені все ще не вистачає здатності читати та розуміти схему анологічних схем у такому значенні: коли я бачу схему цифрової схеми, легко визначити, де знаходяться входи та виходи, як дані проходять через схему і як кожен етап перетворює вхідний сигнал. Наприклад, наступне зображення легко міркувати з точки зору входів та результатів.

введіть тут опис зображення

Але читаючи схему аналогових схем, я ще не можу розділити схему на блоки / частини самостійно навіть при уважному вивченні. Наприклад, наступна схема (SPMS):

введіть тут опис зображення

Через стільки серійних і паралельних з’єднань і через те, що струм може текти обома способами в деяких частинах ланцюгів, мені важко міркувати з точки зору введення та виведення.

Тож ось моє запитання: чи є спосіб зчитувати та інтерпретувати схеми аналогових схем з точки зору введення / виводу таким же чином, як це можливо для цифрових схем (наприклад, логічні ворота)? Або для аналогової схеми існує інший спосіб міркування про схему? Іншими словами: чи існує систематичний алгоритмічний спосіб зчитування та інтерпретації аналогових схем або кожен контур вимагає спеціального аналізу? Чи є абстракція, яку використовують інженери-електрики?

Що я намагався до цього часу: міркувати про схему з використанням абстракції сигналів; спробуйте розділити схему з точки зору буферів (через імпеданс вводу / виводу), але це поки не спрацювало добре, оскільки: не всі схеми мають буфери або працюють із сигналами. Я також спробував розділити ланцюг, спочатку подивившись на ІМС, а потім на окремі компоненти навколо нього. Тоді я б зайшов у таблицю даних ІМС і прочитав там інструкції. Але це також не спрацювало для всіх випадків, оскільки не у всіх схемах є ІМС.

Мої цілі: задати схему, спробувати визначити функціональні блоки: фільтри, підсилювачі тощо та; вміти розробляти (для мене це найважливіша мета) схеми такої складності, як SPMS вище. Тому для обох випадків мені потрібно зрозуміти, як одна стадія пов'язана з іншою.

Прошу пробачення, якщо моє запитання трохи неясне. Як я вже говорив, я програміст, а не інженер-електрик і мені все ще не вистачає ключових слів та понять. Якщо можливо, допоможіть мені покращити моє запитання.


4
Це питання є занадто широким, щоб ефективно відповісти, окрім "Ідіть, отримайте ступінь бакалавра в EE". Що може спрацювати, це вибрати конкретну схему і попросити нас пояснити мисленнєвий процес, намагаючись зрозуміти, що це робить.
Олін Латроп

Дякую, @OlinLathrop. Припустимо, я беру бакалавр в ЕЕ. Які курси пов'язані з моїм запитанням? Я не маю наміру зараз приймати реальну базу даних в ЕЕ (можливо, в майбутньому), але я встиг прочитати літературу, яку ви можете порекомендувати
Хадлі Сікейра

3
Немає конкретного курсу "читати схематично". Ви набуваєте досвіду, розпізнаєте блоки та можливі спрощення, що можна ігнорувати, а що не можна тощо. Однозначної відповіді на ваше запитання немає, це є конкретним випадком. Єдиний спосіб навчитися читати схеми - це ... Читати схеми, провалюватися, вчитися, повторювати.
Володимир Крейвер

1
Усі курси з електротехніки, які приймаються для бакалавра з енерготехніки, сприяють вашій здатності розшифрувати схематично. Ви повинні повзати, перш ніж ви зможете бігти.
Елліот Олдерсон

2
@Hadley, ви запитуєте "Як інтерпретувати?", Ось допис, який відповідає на відповідь на запитання "Як намалювати схеми, які легше інтерпретувати?"
Нік Алексєєв

Відповіді:


11

Вся справа в ідентифікації шаблону, і ви отримуєте це, переглядаючи простіші схеми, а потім будуючи звідти. Як правило, люди вибирають шаблони дизайну з досить обмеженого набору варіантів, і, як тільки ви розпізнаєте декілька, ви можете почати розуміти, якими частинами дизайну займаються. Після цього ви можете "проігнорувати" їх і зосередити свої зусилля на розумінні бітів, яких ви не знаєте.

Я часто знаходжу виклик - це власне компонування схематичного. Наприклад, у вашій схемі SMPS чітко встановлено, що вона щільно вписується у прямокутний простір, тому деякі візерунки відсутні в їх розташуванні підручника. Тренуйтеся, практикуйте, практикуйте і питайте тут, коли вам потрібна допомога :)


Тут є набагато більше, ніж розпізнавання візерунків. Шаблони допомагають розпочати роботу, коли схематично викладено схему, але врешті-решт вам доведеться слідувати шляхам сигналу та візуалізувати напругу, що натискає, і струми течуть.
Олін Латроп

@OlinLathrop Абсолютно, але, як я вже говорив, йдеться про можливість зменшити "шум" і зосередити свою увагу на бітах, які ви не розумієте.
awjlogan

4

Контекст схеми дає вам початковий маршрут у схему.

Наприклад, ви проілюстрували SMPS. За визначенням, це приймає потужність і забезпечує регульований вихід постійного струму. Тепер вам потрібно сканувати схематично, поки ви не знайдете слова "ВВІДКЛЮЧИТИ ФІЛЬТР" у верхньому лівому куті та "DC OUTPUT вгорі праворуч.

У межах цієї ланцюга буде багато блоків, які окремо мають вхід і вихід і з'єднуються разом для виконання загальної функції. Тут ідентифікація деталі - ваш друг, і, поглибивши їх кілька разів, ви швидко звикнете до цифр. TL494 і 78L05 - це контролер режиму комутації і регулятор напруги низької потужності відповідно. Ви читаєте аркуші даних для них, і вони повідомляють про те, що роблять деталі та які функції шпильок.

Приклади, які ви вибрали для цифрових проти аналогових, дещо екстремальні. Якщо ви розмістили схему MCU, коли автобуси проходять між оперативною пам’яттю та ALU та периферійними пристроями, і ... ви отримаєте загальне уявлення, жодні входи та виходи очевидні, якщо ви не знаєте, що шукаєте. Аналоговий еквівалент за складністю для вашої логічної функції ABC знаходився б десь між TL494 та 78L05. Еквівалент SMPS був би MCU.

Звикайте до чисел, використовуйте google для таблиць даних, розкладайте на функціональні блоки (наприклад, периферійні пристрої SPI), почніть просту, багато і багато практики. Цілком нормально, щоб ваша голова вибухнула, коли ви потрапляєте в нове поле.

Ви, можливо, вивчали opamps та 555s, але ви щось з них побудували ? Електроніка справді є практичною дисципліною. Якщо ви не хочете отримати дошку та DMM, то принаймні пограйте з тренажером схеми. Я читаю посібники з програмування і думаю, що розумію, але лише тоді, коли у мене з’явиться щось, що виходить за рамки «Hello World», я розумію, що не зрозумів, і зараз.


Дякую. Я знаю, що приклади, які я наводив, відрізняються по складності, але це тому, що це було не головне. Що стосується вашого прикладу про з'єднання MCU та RAM, я вважаю, що ця частина є аналогічною, наприклад, через використання конденсаторів для фільтрації. Крім того, я погоджуюся з вашою пропозицією, але не завжди вдається шукати інформацію в самій схемі для названих частин, оскільки це не завжди так, як у цьому питанні: electronics.stackexchange.com/questions/387497/… )
Хадлі Сікейра

Можливо, мені слід запитати таке (?): Як я проектую частини / модулі / секції, які підтримують його поведінку, коли вони пов'язані з іншими частинами? Наприклад, коли у мене є логічний затвор, як інвертор, він завжди буде інвертувати вхід. Наприклад, це не стосується резисторного подільника, наприклад, якщо я підключую щось паралельно до одного з резисторів дільника, тому що вихідна напруга може змінюватись
Хадлі Сікейра,

Ще один спосіб, який, на мою думку, міг би запитати: це загальні вказівки щодо переходу від чогось подібного до того, який я опублікував у своєму питанні: lonetechnologist.files.wordpress.com/2016/12/…
Хадлі Сікейра

Одна відповідь - це побудова матеріалів. Хоча специфікації вводу та виходу на сторінці дуже приємні, вам дійсно доведеться зіткнутися з реальністю підключення вихідного джерела та потокового струму та вхідних навантажень, перш ніж потрапити на них. Логічний введення / виведення простіше задати, ніж аналоговий введення / виведення. Однак не забувайте, що логіка вводу-виводу є аналогом, і вам доведеться підключати речі, перш ніж ви зрозумієте, що скорочення швидкості, затримки в часі, граничні логічні рівні, відскок наземного струму, викликаний шум псують приємну інтерпретацію "1" та "0" . Я розумію ваше розчарування, але вам доведеться поставити години.
Neil_UK

@HadleySiqueira "як я конструюю деталі / модулі / секції, які підтримують його поведінку при з'єднанні з іншими частинами?" На відміну від програмного забезпечення, в електроніці ви часто не можете. Вам потрібно буде зрозуміти, з чим це пов’язано, щоб ви могли передбачити, як вони будуть взаємодіяти та відповідно розробляти дизайн.
evildemonic

2

Я думаю, ви шукаєте якусь блок-схему, яку можна оцінити за деяким алгоритмом, від початку до кінця, як комп'ютерна програма. Ви очікуєте схематично описати, що робить машина. Але інженер-електрик дивиться схематично, щоб побачити, як побудована машина. Він використовує досвід, контекст та інші ресурси, щоб побачити, що це робить і як це працює.

Цифрова "схема схеми", яку ви надаєте, - це на крок понад схему схеми. Де джерело живлення? Який ІС я використовую? Які ворота в яких ІМС? Які номери шпильок? А як щодо роз'єднання конденсаторів? З'єднувачі? Захист ШОЕ?

Ніщо не говорить про те, що схеми на аналогічному рівні абстракції не можуть існувати для аналогових схем. Наприклад, ось дуже базове програмне забезпечення, визначене радіо:

схематичний

імітувати цю схему - Схематично створено за допомогою CircuitLab

Ось ще один, Softrock Lite II :

введіть тут опис зображення

Єдина відмінність - кількість деталей, присутніх у схемі. Один переганяє ланцюг у функціональні блоки з чіткими входами та виходами. Інший забезпечує повний опис кожного фізичного компонента в ланцюзі та способи їх з'єднання.

Ви запитали, як інтерпретувати схеми з точки зору введення та виводу. Якщо це схема, яка показує функціональні блоки, це легко.

Але якщо це такий вид, який показує електронну схему, це взагалі неможливо. Електронна схема - це машина, як годинник або реактивний двигун або точилка для олівців. Схематична схема нагадує креслення: вона говорить про те, як побудувати машину, а не те, що вона робить. Схематична схема не є блок-схемою. Електронні компоненти не працюють один за одним, як інструкції в комп'ютерній програмі. Вони запускають усіх відразу. Рядок на схемі необов'язково з'єднаний з входом на одному кінці та виходом на іншому кінці. Це не вказує на потік інформації. Швидше, це лише означає, що дві частини "торкаються", електрично кажучи.


Дякую за відповідь. Я повністю розумію, що ви сказали, сер. Але, на щастя, ви розмістили зображення (друге), де кольори, здається, вказують на чітке розділення етапів. Це дає мені думку про те, що ці деталі можна сконструювати окремо, і поєднувати їх разом. Але, наприклад, коли я бачу конденсатори C2, C15 і C17, мені цікаво, чи U3 не побачить значення комбінованої ємності замість просто C15 (яке, здається, належить разом з U3 кольорами). Крім того, коли я бачу U1 і U4, здається, що існує природний шлях для струму через високий / низький опір цих компонентів
Hadley Siqueira

Я б не назвав схему зверху схематичною. Це блок-схема.
Олін Латроп

Просто для підкріплення: чи дійсно можна розробити кольорові деталі по черзі, а потім просто з'єднати їх між собою простими проводами, як це відбувається на другому зображенні?
Хадлі Сікейра

1
Так, якщо ви вказуєте параметри кожного вводу та виводу та впевнені, що вони сумісні. Ось так ми розбиваємо складну конструкцію на ряд модулів або секцій.
Транзистор

Лінія від штифта U1 3 - це джерело живлення + 5 В, тому С2, С15 і С17 є конденсаторами байпасного живлення. Ви можете бачити, що ця лінія забезпечує живлення для всіх блоків ланцюга. Аналізуючи роботу всієї схеми, можна значною мірою ігнорувати цю лінію електроживлення, оскільки вона не бере участь у потоці сигналу чи обробці. Я думаю, що я можу визнати цю лінію як потужність, тому що я знаю, що LM7805 є дуже часто використовуваним регулятором напруги.
Пітер Беннет
Використовуючи наш веб-сайт, ви визнаєте, що прочитали та зрозуміли наші Політику щодо файлів cookie та Політику конфіденційності.
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.