Как интерпретировать схему с точки зрения ввода / вывода [закрыто]

Я программист, который изучает электронику для хобби (но серьезного, а не просто для удовольствия). Я считаю, что обладаю достаточными знаниями в области цифровой электроники. Например, я уже описывал процессоры, простые графические процессоры, сетевые карты, контроллеры оперативной памяти и т. Д. В VHDL, а затем в FPGA. Что касается цифровой электроники, то это те знания, которые у меня есть до сих пор.

Теперь я хочу улучшить свои знания в области аналоговой электроники. До сих пор я изучал: транзисторы, усилители BJT, операционные усилители, RLC-схемы, пассивные и активные фильтры, простые линейные шрифты и некоторые классические ИС, например, 555.

Но то, что я до сих пор упускаю, - это способность читать и понимать схему схемы анолога в следующем смысле: когда я вижу схему цифровой схемы, легко определить, где находятся входы и выходы, как данные проходят через схему и как каждая ступень преобразует входной сигнал. Например, следующее изображение легко обосновать с точки зрения входных и выходных данных.

Но когда я читаю схему аналоговой схемы, я не могу пока разделить схему на блоки / части самостоятельно даже при тщательном изучении. Например, следующая схема (SPMS):

Из-за большого количества последовательных и параллельных соединений, а также из-за того, что ток может протекать в обоих направлениях в некоторых частях цепей, мне трудно рассуждать с точки зрения входа и выхода.

Итак, вот мой вопрос: есть ли способ читать и интерпретировать схемы аналоговых схем с точки зрения ввода / вывода таким же образом, который возможен для цифровых схем (логические элементы, например)? Или для аналоговой схемы есть другой способ рассуждения о схеме? Другими словами: существует ли систематический, алгоритмический способ для чтения и интерпретации аналоговых схем, или каждая схема требует специального анализа? Есть ли абстракция, которую используют инженеры-электрики?

Что я пробовал до сих пор: рассуждать о схеме, используя абстракцию сигналов; попытайтесь разделить схему в терминах буферов (из-за входного / выходного сопротивления), но пока это не сработало, потому что: не все схемы имеют буферы или работают с сигналами. Я также попытался разделить цепь, сначала посмотрев на микросхемы, а затем на отдельные компоненты вокруг нее. Тогда я бы пошел на таблицу данных IC и прочитал там инструкции. Но это также не работает для всех случаев, потому что не все схемы имеют интегральные схемы.

Мои цели: приведя схему, постарайтесь определить функциональные блоки: фильтры, усилители и т. Д .; уметь проектировать (для меня это самая важная цель) схемы такой сложности, как SPMS выше. Поэтому в обоих случаях мне нужно понять, как один этап связан с другим.

Прошу прощения, если мой вопрос немного расплывчатый. Как я уже сказал, я программист, а не инженер-электрик, и мне все еще не хватает ключевых слов и концепций. Если возможно, пожалуйста, помогите мне улучшить мой вопрос.

Все дело в идентификации паттернов, и вы получите это, взглянув на более простые схемы и затем создавая их оттуда. Как правило, люди выбирают шаблоны проектирования из довольно ограниченного набора опций, и, как только вы узнаете несколько вариантов, вы можете начать понимать, какие части дизайна делают. После этого вы можете «игнорировать» их и сосредоточить свои усилия на понимании битов, которых вы не знаете.

Я часто сталкиваюсь с проблемой фактического расположения схемы. Например, в вашей схеме SMPS он явно сделан так, чтобы плотно вписываться в прямоугольное пространство, поэтому некоторые шаблоны не соответствуют их расположению в учебнике. Практикуйтесь, практикуйтесь, практикуйтесь и спрашивайте здесь, когда вам нужна помощь :)

Контекст к схеме дает вам начальный маршрут в схему.

Например, вы проиллюстрировали SMPS. По определению, это требует входной мощности и обеспечивает регулируемый выходной сигнал постоянного тока. Теперь вы должны отсканировать схему, пока не найдете слова «ВХОДНОЙ ФИЛЬТР» в верхнем левом углу и «ВЫХОД ПОСТОЯННОГО ТОКА» в верхнем правом углу.

В этой схеме будет много блоков, которые по отдельности имеют вход и выход и соединены вместе для выполнения общей функции. Здесь идентификационный номер вашего друга, и после нескольких поисков в Google вы быстро привыкнете к номерам. TL494 и 78L05 представляют собой контроллер режима переключения и регулятор низкого напряжения, соответственно. Вы читаете таблицы данных для них, и они говорят вам, что делают части, и каковы функции контактов.

Примеры, которые вы выбрали для цифрового или аналогового, несколько экстремальны. Если вы опубликовали схему MCU с шинами, идущими между RAM и ALU и периферийными устройствами, и ... вы получите общее представление, никаких входных или выходных данных не очевидно, если вы не знаете, что ищете. Аналоговый эквивалент по сложности для вашей логической функции ABC будет где-то между TL494 и 78L05. Эквивалентом SMPS будет MCU.

Привыкайте к числам, используйте Google для таблиц, разбивайте их на функциональные блоки (например, периферийные устройства SPI), начинайте с простого, и много-много практики. Вполне нормально, что ваша голова взрывается, когда вы попадаете на новое поле.

Возможно, вы изучали операционные усилители и 555, но построили ли вы что-нибудь из них? Электроника действительно практическая дисциплина. Если вы не хотите получать макет и цифровой мультиметр, по крайней мере, поиграйте в симулятор цепи. Я читаю руководства по программированию и думаю, что понимаю, но только после того, как у меня сработало нечто большее, чем «Hello World», я понял, что не понял и делаю сейчас.

Я предполагаю, что вы ищете какую-то блок-схему, которую можно оценить по какому-то алгоритму от начала до конца, например компьютерную программу. Вы ожидаете, что схема описывает, что делает машина. Но инженер-электрик смотрит на схему, чтобы увидеть, как машина построена. Он использует опыт, контекст и другие ресурсы, чтобы увидеть, что он делает и как работает.

Цифровая «принципиальная схема», которую вы предоставляете, является одним шагом за пределы принципиальной схемы. Где блок питания? Какую микросхему я использую? Какие ворота в каких микросхемах? Каковы номера контактов? Как насчет развязки конденсаторов? Разъемы? ESD защита?

Ничто не говорит, что схемы на подобном уровне абстракции не могут существовать для аналоговых схем. Например, вот очень базовое программное обеспечение, определенное радио:

^{смоделировать эту схему - схема, созданная с использованием CircuitLab}

Вот еще один, Softrock Lite II :

Единственная разница заключается в количестве деталей, представленных на схеме. Один разбивает схему на функциональные блоки с четкими входами и выходами. Другой обеспечивает полное описание каждого физического компонента в цепи и как они связаны.

Вы спросили, как интерпретировать схемы с точки зрения ввода и вывода. Если это вид схемы, которая показывает функциональные блоки, это легко.

Но если это тот тип, который показывает электронную схему, это вообще невозможно. Электронная схема - это машина, похожая на часы, реактивный двигатель или точилку для карандашей. Схема похожа на план: она говорит вам, как собрать машину, а не как она работает. Схема не является блок-схемой. Электронные компоненты не запускаются по одному, как инструкции в компьютерной программе. Они бегут все сразу. Линия на схеме не обязательно связана с входом на одном конце и выходом на другом конце. Это не указывает на поток информации. Скорее, это просто указывает на то, что две части «касаются», говоря электрически.