如何根据输入/输出来解释原理图

电器工程 模拟 原理图
2022-01-16 04:30:16

我是一名程序员,出于兴趣学习电子产品(但我是认真的,不仅仅是为了好玩)。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,然后是 FPGA。关于数字电子,这是我目前掌握的知识。

现在,我想提高我在模拟电子方面的知识。到目前为止,我研究过:晶体管、bjt 放大器、运算放大器、RLC 电路、无源和有源滤波器、简单的线性字体和一些经典的 IC,例如 555。

但我仍然缺少的是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每个阶段都转换输入信号。例如,下图在输入和输出方面很容易推理。

在此处输入图像描述

但是在阅读模拟电路原理图时,即使仔细研究,我也不能自己将原理图分成块/部分。例如,以下示意图(SPMS):

在此处输入图像描述

由于有如此多的串联和并联连接,并且由于电流可以在电路的某些部分双向流动,我很难在输入和输出方面进行推理。

所以这是我的问题:有没有办法以与数字原理图(例如逻辑门)相同的方式读取和解释模拟电路原理图的输入/输出?或者对于模拟电路,还有另一种推理电路的方法?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原理图,或者每个电路都需要进行临时分析?电气工程师是否使用抽象概念?

到目前为止我已经尝试过:使用信号抽象来推理电路;尝试根据缓冲器拆分电路(因为输入/输出阻抗),但到目前为止效果不佳,因为:并非所有电路都有缓冲器或处理信号。我还尝试通过首先查看 IC 然后查看其周围的分立元件来拆分电路。然后我会查看 IC 的数据表并阅读那里的说明。但这也不适用于所有情况,因为并非所有电路都有 IC。

我的目标是:给定原理图,尝试识别功能块:滤波器、放大器等;能够设计(对我来说这是最重要的目标)像上面的 SPMS 这样复杂的原理图。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,请见谅。正如我所说,我是程序员,而不是电气工程师,我仍然缺乏关键字和概念。如果可能的话,请帮助我改进我的问题。

3个回答

这都是关于模式识别的,你可以通过查看更简单的原理图然后从那里构建来获得它。通常,人们从一组相当有限的选项中选择设计模式,因此一旦您识别出其中的一些,您就可以开始了解设计的哪些部分。之后,您可以“忽略”这些内容,并将精力集中在理解您不知道的位上。

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,它显然是为了紧密地放入一个矩形空间中,所以一些模式不在教科书的排列中。练习,练习,练习,当你需要帮助时在这里提问:)

原理图的上下文为您提供了进入电路的初始路径。

例如,您已经说明了一个 SMPS。根据定义,这需要电源输入,并提供稳定的直流输出。您现在必须扫描原理图,直到在左上角找到“INPUT FILTER”字样,在右上角找到“DC OUTPUT”字样。

在该电路中,将有许多块分别具有输入和输出,并串在一起以执行整体功能。这里的零件标识是你的朋友,在谷歌上搜索几次后,你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。您阅读了这些数据表,它们会告诉您这些部件的作用以及引脚功能是什么。

您为数字与模拟选择的示例有些极端。如果您发布了 MCU 的原理图,总线在 RAM 和 ALU 和外围设备之间传输......您就会明白,除非您知道自己在寻找什么,否则没有明显的输入或输出。ABC 逻辑功能的模拟等效复杂性将介于 TL494 和 78L05 之间。SMPS 等价物是 MCU。

习惯数字,使用 google 获取数据表,分解成功能块(如 SPI 外设),从简单开始,然后大量练习。当你进入一个新领域时,你的头会爆炸是完全正常的。

您可能研究过运算放大器和 555,但您有没有利用它们构建任何东西?电子学确实是一门实用学科。如果您不想获得面包板和数字万用表,那么至少可以使用电路模拟器。我阅读了编程手册并认为我理解了,但直到我有一些远远超出“Hello World”工作的东西,我才意识到我不理解,现在就去做。

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示意图以了解机器是如何制造的。他使用经验、背景和其他资源来了解它的作用以及它是如何工作的。

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?我用什么样的IC?哪些门在哪些 IC 中?引脚号是多少?去耦电容呢?连接器?ESD保护?

没有什么说模拟电路不存在类似抽象级别的原理图。例如,这是一个非常基本的软件定义无线电:

示意图

模拟此电路- 使用CircuitLab创建的原理图

这是另一个,Softrock Lite II

在此处输入图像描述

唯一的区别是示意图中存在的细节量。一种是将电路提炼成具有清晰输入和输出的功能块。另一个提供了电路中每个物理组件以及它们如何连接的完整描述。

您问如何根据输入和输出来解释原理图。如果是那种显示功能块的原理图,那就简单了。

但如果是那种显示电子电路的,那一般是不可能的。电子电路是一台机器,就像手表、喷气发动机或卷笔刀一样。原理图就像一个蓝图:它告诉你如何构建机器,而不是它做什么。示意图不是流程图。电子元件不像计算机程序中的指令那样一次运行一个。它们同时运行。原理图上的线不一定连接到一端的输入和另一端的输出。它并不表示信息流。相反,它仅表示两个部分在电气上是“接触”的。