Cómo interpretar un esquema en términos de entrada / salida [cerrado]

Soy un programador que estudia electrónica por afición (pero seria, no solo por diversión). Considero que tengo un conocimiento razonable sobre electrónica digital. Por ejemplo, ya describí procesadores, GPU simples, tarjetas de red, controladores de RAM, etc. en VHDL y luego en un FPGA. Con respecto a la electrónica digital, este es el tipo de conocimiento que tengo hasta ahora.

Ahora, quiero mejorar mi conocimiento en electrónica analógica. Hasta ahora, he estudiado: transistores, amplificadores bjt, opamps, circuitos RLC, filtros pasivos y activos, fuentes lineales simples y algunos circuitos integrados clásicos como 555, por ejemplo.

Pero lo que aún me falta es la capacidad de leer y comprender un esquema de circuito anológico en el siguiente sentido: cuando veo un esquema de circuito digital, es fácil identificar dónde están las entradas y las salidas, cómo fluyen los datos a través del circuito y cómo Cada etapa transforma la señal de entrada. Por ejemplo, la siguiente imagen es fácil de razonar en términos de entradas y salidas.

Pero cuando leo un esquema de circuito analógico, todavía no puedo dividir el esquema en bloques / partes, incluso con un estudio cuidadoso. Por ejemplo, el siguiente esquema (un SPMS):

Debido a tantas conexiones en serie y en paralelo, y debido a que la corriente puede fluir en ambos sentidos en algunas partes de los circuitos, es difícil para mí razonar en términos de entrada y salida.

Así que aquí está mi pregunta: ¿hay alguna forma de leer e interpretar esquemas de circuitos analógicos en términos de entrada / salida de la misma manera que es posible para esquemas digitales (puertas lógicas, por ejemplo)? ¿O para los circuitos analógicos hay otra forma de razonar sobre el circuito? En otras palabras: ¿hay una forma sistemática, una forma algorítmica, de leer e interpretar esquemas analógicos o cada circuito requiere un análisis ad-hoc? ¿Hay alguna abstracción que usan los ingenieros eléctricos?

Lo que he intentado hasta ahora: razonar sobre un circuito utilizando la abstracción de señales; intente dividir un circuito en términos de búferes (debido a la impedancia de entrada / salida) pero esto no ha funcionado bien hasta ahora porque: no todos los circuitos tienen búferes o funcionan con señales. También he tratado de dividir un circuito mirando primero los circuitos integrados y luego los componentes discretos a su alrededor. Luego iría a la hoja de datos del IC y leería las instrucciones allí. Pero esto tampoco funcionó en todos los casos porque no todos los circuitos tienen circuitos integrados.

Mis objetivos son: dado un esquema, tratar de identificar bloques funcionales: filtros, amplificadores, etc. y; para poder diseñar (para mí este es el objetivo más importante) esquemas de tal complejidad como el SPMS anterior. Entonces, para ambos casos, necesito entender cómo una etapa está conectada a otra.

Perdón si mi pregunta es un poco vaga. Como dije, soy programador, no ingeniero eléctrico y todavía me faltan palabras clave y conceptos. Si es posible, ayúdame a mejorar mi pregunta.

Se trata de la identificación de patrones, y se obtiene al observar esquemas más simples y luego construir a partir de ahí. En general, la gente elige patrones de diseño de un conjunto bastante limitado de opciones y, por lo tanto, una vez que reconoce algunos, puede comenzar a tener una idea de lo que hacen las partes del diseño. Después de eso, puede "ignorarlos" y concentrar sus esfuerzos en comprender partes que no conoce.

A menudo encuentro un desafío es el diseño real del esquema. Por ejemplo, en su esquema SMPS, está claramente hecho para encajar perfectamente en un espacio rectangular, por lo que algunos patrones no están en su disposición de libro de texto. Practica, practica, practica y pregunta aquí cuando necesites ayuda :)

El contexto del esquema le proporciona la ruta inicial hacia el circuito.

Por ejemplo, ha ilustrado un SMPS. Por definición, esto toma una entrada de potencia y entrega una salida de CC regulada. Ahora tiene que escanear el esquema, hasta que encuentre las palabras 'FILTRO DE ENTRADA' en la parte superior izquierda y 'SALIDA DE CC en la parte superior derecha.

Dentro de ese circuito, habrá muchos bloques que individualmente tienen una entrada y una salida, y se unen para realizar la función general. Aquí, la identificación de la pieza es su amigo, y después de buscarlos en Google varias veces, se acostumbrará a los números rápidamente. El TL494 y el 78L05 son un controlador de modo de interruptor y un regulador de voltaje de baja potencia, respectivamente. Lees las hojas de datos para eso, y te dicen qué hacen las partes y cuáles son las funciones del pin.

Los ejemplos que ha elegido para digital versus analógico son algo extremos. Si hubiera publicado el esquema de una MCU, con buses que van entre RAM y ALU y periféricos y ... tiene la idea general, no hay entradas o salidas obvias a menos que sepa lo que está buscando. El equivalente analógico en complejidad para su función lógica ABC estaría en algún lugar entre el TL494 y el 78L05. El equivalente de SMPS sería la MCU.

Acostúmbrese a los números, use google para las hojas de datos, descomponga en bloques funcionales (como un periférico SPI), comience de manera simple, y mucha, mucha práctica. Es perfectamente normal que tu cabeza explote cuando entras en un nuevo campo.

Es posible que haya estudiado opamps y 555, pero ¿ha construido algo de ellos? La electrónica es realmente una disciplina práctica. Si no desea obtener una placa de pruebas y un DMM, al menos juegue con un simulador de circuito. Leo los manuales de programación y creo que entiendo, pero no es hasta que tengo algo más allá de 'Hello World' que me doy cuenta de que no entiendo, y lo hago ahora.

Supongo que está buscando algún tipo de diagrama de flujo, algo que pueda ser evaluado por algún algoritmo, de principio a fin, como un programa de computadora. Espera que el esquema describa lo que hace la máquina. Pero el ingeniero eléctrico mira un esquema para ver cómo se construye la máquina. Utiliza la experiencia, el contexto y otros recursos para ver qué hace y cómo funciona.

El "esquema de circuito" digital que proporciona está un paso más allá de un esquema de circuito. ¿Dónde está la fuente de alimentación? ¿Qué tipo de IC utilizo? ¿Qué puertas hay en qué circuitos integrados? ¿Cuáles son los números de pin? ¿Qué pasa con los condensadores de desacoplamiento? Conectores? Protección ESD?

Nada dice que los esquemas en un nivel similar de abstracción no puedan existir para circuitos analógicos. Por ejemplo, aquí hay una radio definida por software muy básica:

^{simular este circuito : esquema creado con CircuitLab}

Aquí hay otro, un Softrock Lite II :

La única diferencia es la cantidad de detalles presentes en el esquema. Uno destila el circuito en bloques funcionales con entradas y salidas claras. El otro proporciona una descripción completa de cada componente físico en el circuito y cómo están conectados.

Preguntó cómo interpretar los esquemas en términos de entrada y salida. Si es el tipo de esquema que muestra bloques funcionales, es fácil.

Pero si es del tipo que muestra un circuito electrónico, generalmente no es posible. Un circuito electrónico es una máquina, como un reloj o un motor a reacción o un sacapuntas. El esquema es como un plano: le dice cómo construir la máquina, no lo que hace. El esquema no es un diagrama de flujo. Los componentes electrónicos no se ejecutan uno a la vez como las instrucciones en un programa de computadora. Corren todos a la vez. Una línea en un esquema no está necesariamente conectada a una entrada en un extremo y a una salida en el otro extremo. No indica un flujo de información. Más bien, simplemente indica que dos partes están "tocando", eléctricamente hablando.