如何根据输入/输出解释原理图


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我是一名程序员,他的爱好是学习电子产品(但是认真学习,不仅仅是为了娱乐)。我认为自己对数字电子学有一定的了解。例如,我已经在VHDL中描述了处理器,简单的GPU,网卡,RAM控制器等,然后在FPGA中进行了描述。关于数字电子学,这是我到目前为止所拥有的那种知识。

现在,我想提高我在模拟电子领域的知识。到目前为止,我已经研究了:晶体管,bjt放大器,运算放大器,RLC电路,无源和有源滤波器,简单的线性字体以及一些经典的IC,例如555。

但是我仍然缺少从以下意义上阅读和理解模拟电路原理图的能力:当我看到数字电路原理图时,很容易识别输入和输出在哪里,数据如何流过电路以及如何流经电路。每级都转换输入信号。例如,以下图像在输入和输出方面很容易推理。

在此处输入图片说明

但是,当阅读模拟电路原理图时,即使仔细研究,我也无法自己将原理图分成块/部分。例如,以下示意图(一个SPMS):

在此处输入图片说明

由于有许多串联和并联的连接,并且由于电流可以在电路的某些部分以两种方式流动,所以我很难在输入和输出方面进行说明。

所以这是我的问题:是否有一种方法可以以与数字原理图(例如逻辑门)相同的方式,根据输入/输出来读取和解释模拟电路原理图?或者对于模拟电路,还有另一种推理电路的方法吗?换句话说:是否有系统的方法,算法的方法来读取和解释模拟示意图,或者每个电路都需要临时分析?有电气工程师使用的抽象吗?

到目前为止,我已经尝试过:使用信号抽象来推理电路;尝试根据缓冲器来分割电路(由于输入/输出阻抗),但到目前为止效果不佳,原因是:并非所有电路都具有缓冲器或可处理信号。我还尝试通过先查看IC,然后查看其周围的分立元件来拆分电路。然后,我将进入IC的数据表,并在此处阅读说明。但这并不是在所有情况下都可行,因为并非所有电路都具有IC。

我的目标是:给出原理图,尝试识别功能块:滤波器,放大器等;以及 能够设计上述SPMS这样复杂的示意图(对我来说,这是最重要的目标)。因此,对于这两种情况,我都需要了解一个阶段如何连接到另一个阶段。

如果我的问题有点含糊,请原谅。正如我所说,我是一名程序员,而不是电气工程师,而且我仍然缺少关键字和概念。如果可能,请帮助我改善问题。


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除了“在EE中获得学士学位”之外,这个问题真的太广泛了,无法有效回答。可能的工作是选择一个特定的原理图,并要求我们解释思考过程以试图理解其原理。
Olin Lathrop '18

谢谢@OlinLathrop。假设我获得了电子工程学士学位。什么课程与我的问题有关?我不打算现在(也许将来)获得EE的实际学士学位,但是我有时间阅读您可能会推荐的文献
Hadley Siqueira

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没有特定的“阅读原理图”课程。您将获得经验,认识障碍和可能的简化,可以忽略的内容和不能忽略的内容,等等。您的问题没有一个单一的答案,这是个案的情况。学习如何阅读原理图的唯一方法是...阅读原理图,失败,学习,重复。
弗拉基米尔·克拉韦罗

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BS EE上的所有电气工程课程都有助于您解密原理图。您必须先爬网,然后才能运行。
Elliot Alderson

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@Hadley,您问的是“如何解释?”,这是一个帖子,回答了一个对等的问题:“如何绘制更易于解释的原理图?”
尼克·阿列克谢夫

Answers:


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一切都与模式识别有关,您可以通过查看更简单的原理图然后从那里进行构建来实现。通常,人们从一组相当有限的选项中选择设计模式,因此,一旦您认识到一些设计模式,就可以开始了解设计的各个部分。之后,您可以“忽略”这些内容,并集中精力了解不了解的部分。

我经常发现一个挑战是原理图的实际布局。例如,在您的SMPS原理图中,显然已将其紧紧地固定在矩形空间中,因此某些图案不在其教科书中。练习,练习,练习,并在需要帮助时在这里询问:)


除了模式识别,它还有很多其他功能。当原理图布局合理时,模式可以帮助您入门,但是最后,您仍然必须遵循信号路径并可视化推动的电压和流动的电流。
Olin Lathrop '18

@OlinLathrop绝对可以,但是正如我说的,这是关于能够减少“噪音”并使您的注意力集中在您不了解的位上。
awjlogan

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原理图的上下文为您提供了进入电路的初始路径。

例如,您已经说明了SMPS。根据定义,这需要一个电源输入,并提供稳定的DC输出。现在,您必须扫描原理图,直到在左上方找到“ INPUT FILTER”和在右上方找到“ DC OUTPUT”。

在该电路内,将有许多模块,分别具有输入和输出,并串在一起以执行整体功能。在这里,零件标识是您的朋友,并且使用了几次谷歌搜索之后,您会很快习惯这些数字。TL494和78L05分别是开关模式控制器和低功率稳压器。您阅读了这些产品的数据手册,它们告诉您零件的功能以及引脚的功能。

您为数字和模拟选择的示例有些极端。如果发布了MCU的原理图,其中总线在RAM和ALU与外围设备之间穿梭,则...大致思路是,除非您知道所要查找的内容,否则没有明显的输入或输出。您的ABC逻辑功能的等效模拟复杂度将在TL494和78L05之间。相当于SMPS的将是MCU。

习惯数字,使用google作为数据表,分解为功能块(如SPI外设),从简单开始,进行大量实践。当您进入新领域时,头部爆炸是完全正常的。

您可能已经研究过运算放大器和555,但是您是否使用它们制造了任何东西?电子确实是一门实践学科。如果您不想获得面包板和DMM,则至少要玩电路模拟器。我阅读了编程手册并认为自己理解了,但是直到发现“ Hello World”之外的其他东西时,我才意识到自己不了解,现在就开始做。


谢谢。我知道我举的例子在难度上有所不同,但这是因为这不是重点。关于您的MCU和RAM连接示例,由于例如使用电容器进行滤波,因此我将这一部分视为模拟部分。另外,我也同意您的建议,但是在原理图本身中查找已命名零件的信息并不总是可行,因为在此问题中并非总是如此:electronics.stackexchange.com/questions/387497/…
Hadley Siqueira

也许我应该问以下问题(?):如何设计与其他零件连接时能保持其行为的零件/模块/部分?例如,当我有一个像反相器之类的逻辑门时,它总是会反相输入。电阻分压器不是这种情况,例如,如果我与分压器的一个电阻并联连接,因为输出电压可能会发生变化
Hadley Siqueira

另一种方式,我相信我可以问的是:什么是一般指导原则,从类似下面的图像的一个,我已经贴在我的问题去:lonetechnologist.files.wordpress.com/2016/12/...
Hadley Siqueira

答案之一就是建造东西。尽管页面上的输入和输出规格都非常好,但是在使用前请务必面对连接输出源电流,灌电流和输入负载的现实。逻辑I / O比模拟I / O更易于指定。但是,请不要忘记逻辑I / O 模拟的,在了解摆率,时间延迟,边际逻辑电平,接地反弹,感应噪声弄乱了“ 1”和“ 0”解释之前,您必须先进行接线。我了解您的无奈,但您将不得不花很多时间。
Neil_UK

@HadleySiqueira“如何设计与其他零件连接时能保持其行为的零件/模块/部分?” 与软件不同,在电子产品中您通常无法做到。您将需要了解它所连接的事物,以便可以预期它们将如何交互并进行相应的设计。
Evildemonic's

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我猜您正在寻找某种流程图,可以通过某种算法从头到尾进行评估,例如计算机程序。您希望原理图能够描述机器的功能。但是电气工程师会查看原理图,以了解机器的制造方式。他利用经验,上下文和其他资源来查看其功能和工作方式。

您提供的数字“电路原理图”是电路原理图之外的一步。电源在哪里?我使用哪种IC?哪些门位于哪些IC中?引脚号是多少?去耦电容器呢?连接器?ESD保护?

没有什么可以说在模拟电路中没有类似抽象水平的原理图。例如,这是一个非常基本的软件定义的广播:

原理图

模拟该电路 –使用CircuitLab创建的原理图

这是另一个Softrock Lite II

在此处输入图片说明

唯一的区别是原理图中存在的细节量。一种将电路精简为功能块,输入和输出清晰。另一个提供了电路中每个物理组件及其连接方式的完整描述。

您询问了如何根据输入和输出来解释原理图。如果是显示功能块的示意图,那很容易。

但是,如果它是显示电子电路的那种,那通常是不可能的。电子电路是一台机器,例如手表,喷气发动机或卷笔刀。原理图就像一个蓝图:它告诉您如何构建机器,而不是它的作用。该原理图不是流程图。电子组件不会像计算机程序中的指令那样一次运行。他们一次全部运行。原理图上的线不一定要连接到一端的输入,而要连接到另一端的输出。它并不表示信息流。相反,它仅表示两个部分在电气上是“触摸”的。


谢谢你的回答。先生,我完全理解你的意思。但是,幸运的是,您发布了一张图片(第二张),其中的颜色似乎表明阶段之间的清晰分离。这给了我一个想法,这些零件可以单独设计,也可以组合在一起。但是,举例来说,当我看到电容器C2,C15和C17时,我想知道U3是否会看到一个组合的电容值而不是C15(从颜色上看,它与U3在一起)。另外,当我看到U1和U4时,由于这些组件的高/低阻抗,似乎电流存在一条自然的路径
Hadley Siqueira

我不会在顶部绘制示意图。那是一个框图。
Olin Lathrop '18

只是为了增强:真的有可能一一设计出有色部分,然后在第二幅图像上通过简单的导线将它们连接在一起吗?
哈德利·西奎拉

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是的,如果您指定每个输入和输出的参数,并确保它们兼容。这就是我们将复杂设计分解为一系列模块或部分的方式。
晶体管

来自U1引脚3的线是+ 5V电源,因此C2,C15和C17是电源旁路电容器。您会看到那条线为所有电路块供电。在分析整个电路的操作时,您可以很大程度上忽略该电源线,因为它不参与信号流或信号处理。我想我可以将该线路识别为电源,因为我知道LM7805是非常常用的稳压器。
彼得·贝内特
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