Wie man einen Schaltplan in Bezug auf Eingabe / Ausgabe interpretiert [geschlossen]

Ich bin Programmierer, der Elektronik für Hobby studiert (aber eine ernsthafte, nicht nur zum Spaß). Ich halte mich für vernünftige Kenntnisse der digitalen Elektronik. Zum Beispiel habe ich bereits Prozessoren, einfache GPUs, Netzwerkkarten, RAM-Controller usw. in VHDL und dann in einem FPGA beschrieben. In Bezug auf digitale Elektronik ist dies die Art von Wissen, die ich bisher habe.

Jetzt möchte ich meine Kenntnisse in analoger Elektronik verbessern. Bisher habe ich Folgendes untersucht: Transistoren, Bjt-Verstärker, Operationsverstärker, RLC-Schaltungen, passive und aktive Filter, einfache lineare Schriftarten und einige klassische ICs wie beispielsweise 555.

Was mir jedoch noch fehlt, ist die Fähigkeit, einen anologischen Schaltplan im folgenden Sinne zu lesen und zu verstehen: Wenn ich einen digitalen Schaltplan sehe, ist es leicht zu erkennen, wo sich die Ein- und Ausgänge befinden, wie Daten durch die Schaltung fließen und wie Jede Stufe transformiert das Eingangssignal. Zum Beispiel ist das folgende Bild in Bezug auf Ein- und Ausgabe leicht zu begründen.

Aber wenn ich einen analogen Schaltplan lese, kann ich den Schaltplan trotz sorgfältiger Untersuchung noch nicht selbst in Blöcke / Teile unterteilen. Zum Beispiel das folgende Schema (ein SPMS):

Aufgrund der vielen Reihen- und Parallelschaltungen und der Tatsache, dass in einigen Teilen von Schaltkreisen Strom in beide Richtungen fließen kann, ist es für mich schwierig, die Ein- und Ausgabe zu begründen.

Hier ist meine Frage: Gibt es eine Möglichkeit, analoge Schaltpläne in Bezug auf Ein- / Ausgabe so zu lesen und zu interpretieren, wie dies bei digitalen Schaltplänen (z. B. Logikgattern) möglich ist? Oder gibt es für analoge Schaltungen eine andere Argumentationsweise für die Schaltung? Mit anderen Worten: Gibt es einen systematischen, einen algorithmischen Weg, um analoge Schaltpläne zu lesen und zu interpretieren, oder erfordert jede Schaltung eine Ad-hoc-Analyse? Gibt es eine Abstraktion, die Elektrotechniker verwenden?

Was ich bisher versucht habe: über eine Schaltung zu argumentieren, die die Abstraktion von Signalen verwendet; Versuchen Sie, eine Schaltung in Puffer aufzuteilen (aufgrund der Eingangs- / Ausgangsimpedanz), aber dies hat bisher nicht gut funktioniert, weil: nicht alle Schaltungen Puffer haben oder mit Signalen arbeiten. Ich habe auch versucht, einen Stromkreis zu teilen, indem ich zuerst die ICs und dann die diskreten Komponenten um ihn herum betrachtete. Dann ging ich auf das Datenblatt des IC und las dort nach Anweisungen. Dies funktionierte jedoch auch nicht in allen Fällen, da nicht alle Schaltkreise über ICs verfügen.

Meine Ziele sind: Wenn Sie einen Schaltplan haben, versuchen Sie, Funktionsblöcke zu identifizieren: Filter, Verstärker usw. und; in der Lage zu sein (für mich ist dies das wichtigste Ziel), Schemata von solcher Komplexität wie das obige SPMS zu entwerfen. In beiden Fällen muss ich verstehen, wie eine Stufe mit einer anderen verbunden ist.

Ich bitte um Verzeihung, wenn meine Frage etwas vage ist. Wie gesagt, ich bin Programmierer, kein Elektrotechniker, und mir fehlen immer noch Schlüsselwörter und Konzepte. Wenn möglich, helfen Sie mir bitte, meine Frage zu verbessern.

Es geht nur um die Identifizierung von Mustern, und das erreichen Sie, indem Sie sich einfachere Schaltpläne ansehen und von dort aus aufbauen. Im Allgemeinen wählen die Benutzer Entwurfsmuster aus einer relativ begrenzten Anzahl von Optionen aus. Sobald Sie einige erkannt haben, können Sie sich ein Bild davon machen, was Teile des Entwurfs bewirken. Danach können Sie diese "ignorieren" und sich darauf konzentrieren, Teile zu verstehen, die Sie nicht kennen.

Ich finde oft eine Herausforderung ist das tatsächliche Layout des Schaltplans. In Ihrem SMPS-Schema ist es beispielsweise eindeutig so gestaltet, dass es fest in einen rechteckigen Raum passt, sodass einige Muster nicht in ihrer Lehrbuchanordnung enthalten sind. Übe, übe, übe und frage hier, wenn du Hilfe brauchst :)

Der Kontext zum Schaltplan gibt Ihnen den ersten Weg in die Schaltung.

Sie haben beispielsweise ein SMPS dargestellt. Per Definition nimmt dies eine Leistungsaufnahme und liefert einen geregelten Gleichstromausgang. Sie müssen jetzt den Schaltplan scannen, bis Sie oben links die Wörter "INPUT FILTER" und oben rechts "DC OUTPUT" finden.

Innerhalb dieser Schaltung gibt es viele Blöcke, die einzeln einen Eingang und einen Ausgang haben und aneinandergereiht sind, um die Gesamtfunktion auszuführen. Hier ist die Teileidentifikation Ihr Freund, und nachdem Sie sie einige Male gegoogelt haben, werden Sie sich schnell an die Zahlen gewöhnen. Der TL494 und der 78L05 sind ein Schaltmodusregler bzw. ein Spannungsregler mit niedriger Leistung. Sie lesen die Datenblätter für diese und sie sagen Ihnen, was die Teile tun und was die Stiftfunktionen sind.

Die Beispiele, die Sie für digital oder analog ausgewählt haben, sind etwas extrem. Wenn Sie den Schaltplan einer MCU mit Bussen zwischen RAM und ALU und Peripheriegeräten veröffentlicht haben und ... Sie haben die allgemeine Vorstellung, dass keine Ein- oder Ausgänge offensichtlich sind, es sei denn, Sie wissen, wonach Sie suchen. Das analoge Äquivalent in der Komplexität für Ihre ABC-Logikfunktion würde irgendwo zwischen dem TL494 und dem 78L05 liegen. Das SMPS-Äquivalent wäre die MCU.

Gewöhnen Sie sich an die Zahlen, verwenden Sie Google für die Datenblätter, zerlegen Sie sie in Funktionsblöcke (wie ein SPI-Peripheriegerät), beginnen Sie einfach und üben Sie viel. Es ist völlig normal, dass Ihr Kopf explodiert, wenn Sie ein neues Feld betreten.

Vielleicht haben Sie studiert opamps und 555s, aber haben Sie gebaut etwas von ihnen? Elektronik ist wirklich eine praktische Disziplin. Wenn Sie kein Steckbrett und kein DMM haben möchten, spielen Sie zumindest mit einem Schaltungssimulator. Ich lese Programmierhandbücher und denke, ich verstehe, aber erst wenn ich etwas weit über 'Hello World' hinaus habe, merke ich, dass ich es nicht verstanden habe und jetzt tue.

Ich denke, Sie suchen nach einer Art Flussdiagramm, das von einem Algorithmus von Anfang bis Ende wie einem Computerprogramm ausgewertet werden kann. Sie erwarten, dass der Schaltplan beschreibt, was die Maschine tut. Der Elektrotechniker sieht sich jedoch einen Schaltplan an, um zu sehen, wie die Maschine aufgebaut ist. Er nutzt Erfahrung, Kontext und andere Ressourcen, um zu sehen, was es tut und wie es funktioniert.

Der von Ihnen bereitgestellte digitale "Schaltplan" ist einen Schritt über einen Schaltplan hinaus. Wo ist die Stromversorgung? Welche Art von IC verwende ich? Welche Gates befinden sich in welchen ICs? Was sind die PIN-Nummern? Was ist mit Entkopplungskondensatoren? Anschlüsse? ESD-Schutz?

Nichts sagt, dass Schaltpläne auf einer ähnlichen Abstraktionsebene für analoge Schaltungen nicht existieren können. Hier ist zum Beispiel ein sehr grundlegendes softwaredefiniertes Radio:

^{simulieren Sie diese Schaltung - Schema erstellt mit CircuitLab}

Hier ist eine andere, eine Softrock Lite II :

Der einzige Unterschied besteht in der Detailgenauigkeit des Schaltplans. Man destilliert die Schaltung in Funktionsblöcke mit klaren Ein- und Ausgängen. Die andere enthält eine vollständige Beschreibung jeder physischen Komponente in der Schaltung und wie sie verbunden sind.

Sie haben gefragt, wie Schaltpläne in Bezug auf Eingabe und Ausgabe zu interpretieren sind. Wenn es sich um einen Schaltplan handelt, der Funktionsblöcke zeigt, ist dies einfach.

Aber wenn es die Art ist, die eine elektronische Schaltung zeigt, ist es im Allgemeinen nicht möglich. Eine elektronische Schaltung ist eine Maschine wie eine Uhr, ein Strahltriebwerk oder ein Anspitzer. Das Schema ist wie eine Blaupause: Es zeigt Ihnen, wie Sie die Maschine bauen, nicht was sie tut. Das Schema ist kein Flussdiagramm. Die elektronischen Komponenten werden nicht wie Anweisungen in einem Computerprogramm einzeln ausgeführt. Sie rennen alle auf einmal. Eine Leitung in einem Schaltplan ist nicht unbedingt mit einem Eingang an einem Ende und einem Ausgang an einem anderen Ende verbunden. Es zeigt keinen Informationsfluss an. Vielmehr zeigt es lediglich an, dass sich zwei Teile elektrisch "berühren".