Come interpretare uno schema in termini di input / output [chiuso]

Sono un programmatore che studia elettronica per hobby (ma serio, non solo per divertimento). Mi considero una conoscenza ragionevole dell'elettronica digitale. Ad esempio, ho già descritto processori, GPU semplici, schede di rete, controller RAM ecc. In VHDL e quindi in un FPGA. Per quanto riguarda l'elettronica digitale, questo è il tipo di conoscenza che ho finora.

Ora voglio migliorare le mie conoscenze in elettronica analogica. Finora ho studiato: transistor, amplificatori bjt, opamp, circuiti RLC, filtri passivi e attivi, semplici caratteri lineari e alcuni circuiti integrati classici come 555 per esempio.

Ma ciò che mi manca ancora è la capacità di leggere e comprendere uno schema circuitale anologico nel seguente senso: quando vedo uno schema circuitale digitale, è facile identificare dove sono gli ingressi e le uscite, come i dati scorrono attraverso il circuito e come ogni stadio trasforma il segnale di ingresso. Ad esempio, la seguente immagine è facile da ragionare in termini di input e output.

Ma quando leggo uno schema circuitale analogico, non posso ancora dividere lo schema in blocchi / parti da solo anche con uno studio attento. Ad esempio, il seguente schema (uno SPMS):

A causa di così tante connessioni in serie e parallele e poiché la corrente può fluire in entrambi i modi in alcune parti dei circuiti, è difficile per me ragionare in termini di input e output.

Quindi, ecco la mia domanda: esiste un modo per leggere e interpretare gli schemi dei circuiti analogici in termini di input / output nello stesso modo in cui è possibile con gli schemi digitali (porte logiche, ad esempio)? O per i circuiti analogici esiste un altro modo di ragionare sul circuito? In altre parole: esiste un modo sistematico, un modo algoritmico per leggere e interpretare schemi analogici o ogni circuito richiede un'analisi ad hoc? C'è un'astrazione che usano gli ingegneri elettrici?

Quello che ho provato finora: ragionare su un circuito usando l'astrazione dei segnali; prova a dividere un circuito in termini di buffer (a causa dell'impedenza di ingresso / uscita) ma finora non ha funzionato bene perché: non tutti i circuiti hanno buffer o funzionano con i segnali. Ho anche cercato di dividere un circuito guardando prima i circuiti integrati e poi i componenti discreti che lo circondano. Quindi andrei sul foglio dati dell'IC e leggerei le istruzioni lì. Ma anche questo non ha funzionato in tutti i casi perché non tutti i circuiti hanno circuiti integrati.

I miei obiettivi sono: dato uno schema, provare a identificare blocchi funzionali: filtri, amplificatori, ecc; essere in grado di progettare (per me questo è l'obiettivo più importante) schemi di tale complessità come lo SPMS sopra. Quindi, per entrambi i casi, devo capire come uno stadio è collegato ad un altro.

Chiedo scusa se la mia domanda è un po 'vaga. Come ho detto, sono un programmatore, non un ingegnere elettrico e mi mancano ancora parole chiave e concetti. Se possibile, ti prego, aiutami a migliorare la mia domanda.

Riguarda l'identificazione dei modelli e lo ottieni guardando schemi più semplici e poi costruendo da lì. Generalmente, le persone scelgono i modelli di progettazione da una serie piuttosto limitata di opzioni e quindi, una volta che ne riconosci alcuni, puoi iniziare a capire quali parti del design fanno. Dopodiché, puoi "ignorare" quelli e concentrare i tuoi sforzi sulla comprensione di elementi che non conosci.

Trovo spesso una sfida è il layout effettivo dello schema. Ad esempio, nel tuo schema SMPS, è chiaramente fatto per adattarsi strettamente in uno spazio rettangolare in modo che alcuni motivi non siano nella loro disposizione del libro di testo. Esercitati, esercitati, esercitati e chiedi qui quando hai bisogno di aiuto :)

Il contesto dello schema fornisce il percorso iniziale nel circuito.

Ad esempio, hai illustrato un SMPS. Per definizione, questo richiede un input di potenza e fornisce un'uscita DC regolata. Ora devi scansionare lo schema, fino a trovare le parole "INPUT FILTER" in alto a sinistra e "DC OUTPUT in alto a destra.

All'interno di quel circuito, ci saranno molti blocchi che hanno singolarmente un ingresso e un'uscita e sono messi insieme per svolgere la funzione complessiva. Qui l'identificazione della parte è tua amica e dopo aver cercato su Google alcune volte, ti abituerai rapidamente ai numeri. TL494 e 78L05 sono rispettivamente un controller di modalità switch e un regolatore di tensione a bassa potenza. Leggi le schede tecniche per quelli e ti dicono cosa fanno le parti e quali sono le funzioni dei pin.

Gli esempi che hai scelto per il digitale rispetto all'analogo sono in qualche modo estremi. Se avessi pubblicato lo schema di un MCU, con bus che vanno tra RAM e ALU e periferiche e ... ottieni l'idea generale, nessun input o output ovvio a meno che tu non sappia cosa stai cercando. L'equivalente analogico in complessità per la tua funzione logica ABC sarebbe da qualche parte tra il TL494 e il 78L05. L'equivalente SMPS sarebbe l'MCU.

Abituati ai numeri, usa google per i fogli dati, decomponi in blocchi funzionali (come una periferica SPI), inizia in modo semplice e molta pratica. È perfettamente normale che la tua testa esploda quando entri in un nuovo campo.

Avresti potuto studiare opamp e 555, ma hai costruito qualcosa da loro? L'elettronica è davvero una disciplina pratica. Se non vuoi ottenere una breadboard e un DMM, almeno gioca con un simulatore di circuiti. Ho letto manuali di programmazione e penso di aver capito, ma non è fino a quando non avrò qualcosa di ben oltre il lavoro di "Hello World" che mi rendo conto di non aver capito, e lo faccio ora.

Immagino che tu stia cercando una sorta di diagramma di flusso, qualcosa che può essere valutato da qualche algoritmo, dall'inizio alla fine, come un programma per computer. Ti aspetti che lo schema descriva ciò che fa la macchina. Ma l'ingegnere elettrico guarda uno schema per vedere come è costruita la macchina. Usa l'esperienza, il contesto e altre risorse per vedere cosa fa e come funziona.

Lo "schema circuitale" digitale fornito è un passo oltre uno schema circuitale. Dov'è l'alimentatore? Che tipo di IC utilizzo? Quali sono le porte in quali circuiti integrati? Quali sono i numeri dei pin? Che dire del disaccoppiamento dei condensatori? Connettori? Protezione ESD?

Nulla dice che non possano esistere schemi con un livello di astrazione simile per i circuiti analogici. Ad esempio, ecco una radio definita da software di base:

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

Eccone un altro, un Softrock Lite II :

L'unica differenza è la quantità di dettagli presenti nello schema. Uno distilla il circuito in blocchi funzionali con chiari ingressi e uscite. L'altro fornisce una descrizione completa di ciascun componente fisico nel circuito e di come sono collegati.

Hai chiesto come interpretare gli schemi in termini di input e output. Se è il tipo di schema che mostra i blocchi funzionali, è facile.

Ma se è il tipo che mostra un circuito elettronico, non è generalmente possibile. Un circuito elettronico è una macchina, come un orologio o un motore a reazione o un temperamatite. Lo schema è come un progetto: ti dice come costruire la macchina, non quello che fa. Lo schema non è un diagramma di flusso. I componenti elettronici non vengono eseguiti uno alla volta come le istruzioni di un programma per computer. Corrono tutti in una volta. Una linea su uno schema non è necessariamente connessa a un input su un'estremità e un output su un'altra estremità. Non indica un flusso di informazioni. Piuttosto, indica semplicemente che due parti si "toccano", elettricamente parlando.