Lectura de esquemas electrónicos

Question

Soy un estudiante de ingeniería eléctrica en la universidad y estoy muy confundido acerca de algunas cosas en la electrónica. Tengo una idea bastante buena de cómo funcionan los componentes electrónicos básicos, pero me cuesta saber cómo elegir un componente para una aplicación concreta. Por ejemplo, si tengo que usar un diodo, un condensador o un transistor, ¿cómo elijo cuál usar? ¿Es algo matemático como la ley de ohmios usando especificaciones y hojas de referencia para calcular el que necesito o es algo más complejo?

Answer 1

Es algo que aprenderás a lo largo de tus estudios y continuará en tu carrera profesional. No es algo que pueda explicarse fácilmente en unas pocas frases.

Seleccionar las configuraciones de los circuitos y los valores de los componentes que los componen suele ser un proceso interactivo. Se empieza por lo que se sabe, normalmente en relación con las interfaces externas que debe tener un circuito, se propone un enfoque general basado en lo que debe hacer el circuito y en la experiencia previa, y luego se van completando los detalles sobre la marcha.

La selección de los valores de los componentes de un amplificador de transistores de una etapa es un proceso bastante complicado, por el que seguramente pasarás en algún momento de tu formación. Verás cómo la selección de un componente limita los posibles valores de los demás. A veces esto conduce a situaciones imposibles, y es necesario dar marcha atrás y reevaluar las selecciones anteriores. Con el tiempo desarrollará una intuición sobre valores "aproximados" para configuraciones comunes, lo que minimizará el número de reintentos necesarios.

Ten paciencia, presta atención y las piezas del rompecabezas empezarán a encajar.

Answer 2

He aquí una forma de abordarlo que es buena al principio. Elige como dices, usando la ley de Ohm y el resto de reglas y leyes y métodos de un típico libro de texto de introducción a la electrónica.

Cuando diseñe, piense en términos de piezas genéricas o abstractas representadas por los símbolos esquemáticos. Después de dibujar un circuito que tenga sentido para ti, reduce tus opciones. Cuando hagas los cálculos para elegir los valores, ¿tendrás resistencias o cápsulas muy altas o muy bajas? ¿Tu transistor tendrá que ser de alta potencia o de alto voltaje? ¿Tienes un op-amp que controla un motor directamente? Comprueba la disipación de potencia de cada componente en el peor de los casos. ¿Necesitas una resistencia de 5 vatios? ¿Trazas de alta corriente? ¿Necesita una fuente de tensión difícil de conseguir?

En cada paso, revisa cómo puedes cambiar otros valores (o suposiciones) en el circuito para mantener la elección de piezas dentro de lo razonable. Revisa el objetivo del circuito. ¿Hacer algo con muy poca potencia? ¿Proporcionar una corriente elevada? ¿Amplificar una señal? ¿Filtrar ruido o pasar una frecuencia determinada? Cada uno de ellos obligará a elegir los componentes físicos, su ubicación, su tamaño y su coste. Es un proceso muy fluido.

Echa un vistazo a los dispositivos Sparkfun Open Hardware. Puedes ver los esquemas, diseños y fotos de productos terminados. No son grandes diseños, pero pasan la prueba de usabilidad. (Su tasa de revisión de placas muy simples debería asustar a los principiantes. No hagas caso. Algo tiene que ver con el número de perros por metro cuadrado).

Buscar "Ideas de diseño" de Electronics Design. Hay años y años de diseños en los que alguien ha encontrado una forma genial de simplificar un circuito o utilizar una pieza de una forma poco habitual. Son una forma estupenda de ver cómo otros han tomado decisiones en la implementación física de su idea. Así que lánzate y empieza a hacerlo. Recuerda que la experiencia adquirida es directamente proporcional a la cantidad de equipo destruido.

Answer 3

No dices en qué fase de tu programa estás, pero si sabes cómo funcionan los componentes, es un paso en la dirección correcta. Creo que deberías cambiar ligeramente tu objetivo. Olvídate de saber qué componente elegir para una aplicación concreta. Concéntrate en ser capaz de ver un circuito y entender lo que hace. No digo que conozcas el voltaje de cada nodo, sino una idea general.

Por ejemplo: "Este circuito es un amplificador no inversor de alimentación única, encadenado en serie con un filtro paso bajo de segundo orden Sallen-Key, que alimenta un ADC". A partir de ahí, puedes decir, "bueno, es de alimentación única y alimenta un ADC", y saber que vas a necesitar un amplificador operacional rail to rail, idealmente optimizado para alimentación única.

Gran parte de la electrónica consiste en tener una idea de la tecnología disponible y sus posibilidades. Utilizando un enfoque de diseño descendente, se compone un problema en bloques. Cada bloque se dividirá en varios circuitos integrados. En la mayoría de los casos, la hoja de datos proporcionará algún tipo de orientación sobre la selección de componentes. Por ejemplo, el regulador de conmutación probablemente recomendará varios modelos específicos de inductor, o dará parámetros que importen, y probablemente dirá que se utilicen condensadores de salida cerámicos de baja ESR.

Es imposible conocer todas las piezas del mercado. Una vez que llegas a la industria, los ingenieros de ventas y aplicaciones son tus mejores amigos cuando te enfrentas a un problema nuevo en un territorio desconocido. Hace poco heredé un diseño que requería un regulador buck-boost. Tengo poca experiencia con reguladores de conmutación, así que un rápido correo electrónico a mi representante explicando mis necesidades me dio una lista de posibles piezas. Leí las hojas de datos, le hice algunas preguntas y, tras un par de correos electrónicos, seleccioné una pieza. Con su ayuda, espero que funcione a la primera.

Por último, cuando llegues a la industria, busca como mentor a otro ingeniero que lleve entre 5 y 10 años en la industria. Esta persona no sólo puede ayudarte con los problemas de diseño, sino también a crear una red de contactos. Además, si un representante va a pasar por allí, intenta reunirte con él, aunque sólo sea para hacer el contacto.