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¿Modelos mentales útiles para diseño de circuitos analógicos de baja frecuencia?

Mientras que el aprendizaje de análisis de circuitos y diseño (de la Introducción al Análisis de Circuitos y Diseño por Tildon H. Glisson ), me sorprendí a mí mismo con un pensamiento que experimentó el circuito de los diseñadores deben tener una idea mucho más clara de los modelos mentales para llegar con circuitos de diseño.

Por ejemplo, a la lógica digital circuito puede ser diseñado con la ayuda de las tablas de verdad, los mapas de Karnaugh y la otra casi de algoritmos implementados técnicas. (Hay algunos problemas de diseño más allá de que, como no ideal de la señal de reloj/de propagación, pero puede ser tratado).

La pregunta es, ¿existen herramientas expresivas, que ayudan a crear de baja frecuencia analógica circuitos de entrada/salida de condiciones y otras posibles limitaciones? Es tipo de arte, o es requerida para memorizar útil bloques de construcción y acaba de alinear los bloques para obtener el resultado? No estoy hablando de software de simulación, pero humanos de los modelos mentales, comprimido más importante cuerpo de conocimiento que actúa como eficaz pathfinder en el reino.

Ni siquiera estoy seguro de si es explicable en absoluto (por ejemplo, si alguien me preguntó cómo el programa de software que me sería muy difícil explicar cómo el programa en general), así que limpié mi pregunta de baja frecuencia circuitos análogos, que más o menos se reducen a circuitos resistivos y fuentes dependientes (estoy aquí?). (pero supongo que, de transitorios es un reto por su propia cuenta, y tal vez la misma mapas mentales ayudan a diseñar en el dominio de la frecuencia).

Espero que esta pregunta no aparece como demasiado amplia o vaga. Creo que, si no hay respuestas, que podría ser tan concretas como los mapas de Karnaugh o de 4 a 6 penas en su descripción.

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RelaXNow Puntos 1164

La clave para analógico de diseño es la verdadera comprensión de lo que los bloques de construcción (transistores, opamps, etc). El resto es un proceso de pensamiento creativo para venir para arriba con una manera de conectar los bloques de construcción para el resultado en un circuito que consigue sus objetivos. La experiencia ayuda a agilizar este, pero por sí mismo no permite.

El problema básico es que el espacio de la solución es muy muy grande. Hay muchos tipos diferentes de circuitos que puede lograr un conjunto de metas para nada, pero la más trivial de los problemas. Dicho de otra manera, no hay una sola respuesta correcta en analógico de diseño.

Bueno analógico de diseño no se realiza conectando los datos en un conjunto de fórmulas. Sí, haga un poco de aritmética para determinar la parte de los valores y similares. El diseño real de la parte no está respondiendo a esas preguntas, pero ser creativo en decidir qué preguntas hacer en primer lugar. No sé de ningún analógico de diseño sida equivalente a K-mapas para combunatorial a la lógica digital.

Una cosa que creo que es imprescindible para el diseño analógico es ser capaz de visualizar lo que es un circuito que está haciendo. Esto es mucho más que ser capaz de ir a través de un esquema y calcular los voltajes y las corrientes como en la asignación de tareas. Eso es sólo la fuerza bruta de la mayor parte del tiempo, y no es lo que yo estoy hablando. Usted tiene que ser capaz de mirar a un esquema o de otra manera de pensar acerca de un circuito y mentalmente ver los voltajes de empuje y de las corrientes que fluyen. Usted debe ser capaz de visualizar cómo los cambios en estos trabajos sobre los componentes, que luego provocar cambios en otros lugares, etc.

No sé cómo enseñar esto. En mi experiencia, los que pueden hacer analógico de diseño comenzó a aprender acerca de los voltajes de empuje y de las corrientes que fluyen en una edad temprana, generalmente a finales de grado de la escuela. Simplemente "obtener" es, probablemente de estar expuestos a una cantidad suficiente de los casos en una etapa suficientemente temprana edad, de modo que este es ahora parte de su intuición. Otro factor puede ser que aquellos que están verdaderamente interesados en la electrónica va a profundizar en él a una edad temprana, por lo que aquellos que no son los que no tienen verdadera pasión.

Usted puede enseñar a alguien toda la teoría que usted desea, pero bien puede ser demasiado tarde para conseguir la sensación intuitiva necesarios para la real diseño de circuitos analógicos si usted comienza en la universidad. Recuerdo que un número de estudiantes en la universidad que podrían hacer todos los problemas, obtenía buenas calificaciones, pero todavía no podía diseño de circuitos sin un montón de repetición de arranque y generalmente la mayoría de copiar los diseños existentes. No estoy diciendo que mirando e incluso la copia de los diseños existentes es necesariamente una mala idea, pero sin la intuición y la capacidad de sentir las tensiones y ver las corrientes que todo te estás atascado con.

Apoyándose en la teoría, es importante y necesario, y la experiencia le ayuda a llegar a una buena solución más rápida y evitar algunos pitfals, pero estos no son los que hacen un buen analógico diseñador de una buena analógico diseñador. Usted necesita para sentir la fuerza, Luke para ser un verdadero Jedi.

5voto

Louise Puntos 16

Permítanme comenzar diciendo que su visión de un ingeniero de dibujo de mapas de Karnaugh o tablas de verdad a la hora de diseñar un circuito digital es un poco de... anticuado.

Hoy en día, cualquier diseño digital, que es mayor que pocas decenas de puertas se describe el uso de lenguajes de Descripción de Hardware - un lenguaje de alto nivel que describe la funcionalidad general, no exactamente, la implementación en términos de la lógica puertas (hay excepciones, por supuesto). Las tablas de verdad, los mapas de Karnaugh, varios algoritmos de optimización y etc. quedan para la Síntesis automática de Herramientas para manejar.

Incluso diseños digitales escrito en el Hdl no son "directas" - un ingeniero siempre tiene muchas alternativas, cada una con sus ventajas, desventajas y riesgos. Se necesita mucho de la experiencia y el pensamiento de escribir una buena, confiable, legible y reutilizable HDL.

Las cosas son mucho más complejas en analógico diseños:

  • Hay más compleja teoría detrás de cualquier componente analógico que se enseña en pregrado y de posgrado de las clases.
  • Los componentes interactúan de diversas maneras.
  • El número de parámetros para cada componente varía desde unos pocos cientos.
  • Siempre hay un poco de aleatoriedad asociada con la complejidad de los circuitos
  • Muchos más

Estoy lejos de ser un experto en diseño analógico, pero supongo que la respuesta a tu pregunta es negativo - no es sencillo patrones/fórmulas/ideas que siempre va a funcionar, incluso para los de baja frecuencia de diseño (de baja frecuencia puede ser de alta y baja potencia, alta tolerancia, resistencia mecánica, etc.).

En el trabajo veo a jóvenes ingenieros que trabajan en el diseño digital de los grupos e incluso más jóvenes programadores, pero el corazón de cualquier analógico equipo de diseño son pocos los "viejos robles" - personas con gran experiencia que no puede ser obtenida sólo por la lectura de libros. Creo que esta diferencia de edades es la mejor prueba de mi declaración - nada se compara a la experiencia en el diseño analógico.

Dicho todo esto, yo no quiero a nadie para obtener una impresión que la lectura de libros no puede ayudar en la comprensión de la electrónica analógica, pero uno debe entender que todas las hermosas teorías desarrolladas en, digamos Sedra&Smith, son muy simplificado. Me gusta el Analógico SEEKrets libro (no es gratis la versión PDF en el sitio) - está escrito en orden a colmar la brecha entre las teorías y el mundo real de los componentes y las aplicaciones. No es un nivel introductorio del libro, aunque.


Hay, sin embargo, un área de diseño analógico, donde casi con precisión matemática puede ser obtenido: diseño de filtros analógicos. Hay muchas herramientas que pueden producir diseños completos basados en las especificaciones de un ingeniero proporciona. Pero esta es una excepción (el único que conozco).

3voto

aryeh Puntos 1594

Convierte de comentario a lo solicitado - PERO esto es mucho el igual que otros están diciendo.

Re " ... Is it kind of art ... memorize useful building blocks ..." 

El arte y la sensación es de una parte importante de ella.
En la parte (sólo) un competente que cocinar los alimentos es una buena metáfora.

  • "No sólo memorizar" recetas pero saben muchos.

  • Ellos no "alinear" piezas de diferentes recetas relacionadas con un tema, sino que mirar recetas y entender por qué funcionan como se hace, cómo se hace responsable de interactuar con otras recetas o combinaciones y combinar "partes y piezas", porque son tal vez de manera inconsciente de cocción "en su cabeza".

Analógico de diseño generalmente es MENOS compleja que la de la cocina como las interacciones están mejor definidos y entendido en los alimentos. Hay "reglas" y "trucos" que en realidad sólo son las leyes de la física " reducido en taquigrafía.

por ejemplo, casi nadie conoce o acepta :-) que

  • la ganancia máxima de un solo transistor bipolar etapa es
    ~= 38.4 x DC voltaje en el estado estacionario a través de la resistencia de carga.

Esto es debido a que la ganancia = R_collector cct / R_emitter circuito (= Rl/Re)
y totalmente anuladas resistor de emisor
Re = Rbe del transistor
y esto está vinculado a la dinámica de la resistencia de la unión
lo que se traduce a ~ 26_Ohms/emitter_mA
es decir 13 Ohm en 2 mA o 52 Ohmios a 0,5 mA.

Tapón de esas figuras y se rasca la cabeza un poco y ver que
ganancia max = 1000/26 x Vload = 38.4 x Vload.

Esta afirmación forma parte de la profunda magia y el menos inaugurado aullido de horror ante la sugerencia :-). Y así sucesivamente. Con el tiempo obtendrá una sensación de respuesta de frecuencia, niveles de ruido, ...

1voto

ianb Puntos 659

K mapa es una declaración de lo que quiere o lo que algo es lógicamente. Esto no implica un diseño de lógica de circuitos. Para ello necesita conocimientos y otra información como la velocidad de la señal y los niveles de tensión necesaria de la lógica.

Del mismo modo un diagrama de bode no llevará a un diseño de circuito pero habilidad le ayuda a elegir el correcto op-mps según los requerimientos de velocidad y niveles de qué voltaje le podrían tener que lidiar con.

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