204. 电子编程入门到工程师--混沌与秩序--天书信号
中國人把看不懂的書叫做天書。天書的符號不是漢字,不是給人看的。
天書中的某一章就是講電子知識的:)
電子知識晦澀難懂的主要原因它是一門綜合性的科學,需要利用多學科知識去理解,還要去悟。
互聯網沒有大發展之前,我們學電子知識,相當一部分人只能通過書本學習。
書本可以記錄知識,但是這個知識非常死板,能展示的是文字和公式,再加上平面圖形。
并且圖形還是黑白的,彩色書本太貴。這樣書籍會無法展示一些很重要的信息。導致這個信息傳遞困難,條件有限,無電腦,無硬件。
早期的能夠學通電子的,絕對腦子要夠用。先要把平面文字在大腦中建立圖形,還要讓它動起來。
另一個難理解重要原因是,電子技術是研究灰色地帶的(非黑非白),特別是大學電子更是集中在這一領域。
這節課我們來分析認知困惑的原因和找到方法解決它。
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首先明確兩個問題: 1、我們為什么思路混亂,看很多知識猶如天書。 2、我們的目標是什么?
大部分人用點思維、直線思維理解三維、多維的事物。
局限在點思維、直線思維,認同非黑即白,或者表面不認同,骨子里的人性讓我們就是這樣想的,迷糊的根源就在此了。
我們的目標是在混亂的世界中找到有序的信號(有用的信號),利用有序的信號解決現實問題。
我們面對的電腦、手機都是有序的產物,但是空中傳遞的電磁波經過震蕩、疊加、衰減、碰撞,相當一部分已經成了混沌的、不可利用的,只有部分信號能夠還原。
電路的作用就是把能還原的提取出來進行利用。
信號是天書的一種符號,它不是能夠用平面圖形和文字解釋清楚的。要讓大部分人明白。只能把這個信號,轉換為立體、多維度、動態的圖形才好理解。但相當多的人是以平面的形式甚至線性思維去理解。
舉例如下(先不求搞懂,建立個印象):
正弦交流電這就是我們書本上的圖形。
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看上面四張圖,如果只看第一張你能知道講的是什么嗎? 三四張我們能看出是發電機中電流和電壓的動態變化。
實際上到這里還是不夠形象的,如果再疊加上初始和結束的變化,未知的東西會越來越多,假設小學我們解題一元方程(含有一個未知數 X+2=4)我們能輕松解決,二元方程我們含有兩個未知數(x+y=4)三元方程...
我們從一個維度擴展到多個維度,但是我們還按照線性的直線的思維去解決電子、物理的問題,必然陷入混亂的領域。
電子知識第三個難于理解的地方是開始就要能建立化虛為實的思維能力,看不見是個大問題。古代人們將看不見的東西稱為巫術:)
理解信號的動態變化才能解決問題
群里有位朋友問了個問題,可以看出我信口雌黃的能力:) 再從我的一個錯誤開始學習理解電路信號和分析電路。
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問(鮑勃):?A點的電壓是多少?
錯誤的回答(向導):?Q52 mosfet 僅僅是一個開關 只要打開了 A點就是3.3V 不打開理論是0V 但是lm358 內部電路可能回灌電壓 需要實測下。
鮑勃:?我看了另一種解釋是2.5V 要是3.3v那么簡單我也懂了
向導:?需要查查 以前沒碰到這種電路 我的分析可能是錯的
向導畫外音(尷尬但不知恥而后勇):?看來忽悠不過去了,查資料后再忽悠。
經過一番查詢,然后再仿真...再繼續回答問題。
向導:?這個電路用在哪里?
鮑勃:?電腦主板上的。
向導:?應該是這個
向導:?http://www.crystalradio.cn/thread-827534-1-1.html?http://m.elecfans.com/article/300205.html
關于這個我的理解錯誤,這個電路應該就是類似于LDO 穩壓器的原理 這兩個鏈接有講 可以看看
鮑勃:?嗯嗯,好的 剛剛你這電路怎么分析的 你發的這個圖片
向導畫外音(生悶氣中):?其實我不想回答了,再細致了怕是超出能力之外,你怎么能刨根問底呢?不過既然上面做錯了,不把此問題解決掉說不過去,后續一定要謹言慎行。
向導:?定點分析吧 也就是我們的目標是什么 保證2.5V穩定的直流電壓 然后看2.5V 偏大 偏小后施加在運放反向輸入端的電壓變化 具體變化 有實物實測 或者再proteus里面仿真下可能 理解的更透徹些 還得回去看運放的基本電路
鮑勃:?怎么保證輸出2.5V
向導:?WL431 和TL431 一樣的 是2.5V基準穩壓 LM358 同向端是2.5V
鮑勃:?這2.5V怎么產生的
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鮑勃:?由WL431穩壓所得
向導:?是的 這個是基本的431 穩壓 電路 另一種接法 前面兩個電阻分壓 可以調制出不同的電壓來 但是都比5V小 這個只接一個電阻的是標準的2.5V 穩壓輸出 基準穩壓源
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向導:?反饋的信號與2.5V比較 控制Q23 的導通 穩定2.5V
鮑勃:?但是這個5腳經過分壓只有2.39V
向導:?R306 估計不接 NC 不接的意思 這種結構是調試的 不同的mosfet 估計要調整R306 那個22K只是一個參考值
鮑勃:?那個220 那個有什么作用限流嗎 不要行不行
向導:?不行 這個220 是TL431 datasheet里面好像推薦的 很多推薦電路 不建議更改 他們經過很多實驗確定的
鮑勃:?固定值
向導:?一般在溫漂和極限工作時不讓他超出工作范圍 限流估計也是一個作用 穩定我想是另一個作用 你如果改變這個電阻值 不依照推薦電路 那么你要85攝氏度 零下都驗證下你的電路是否穩壓恒定 否則不要隨意變更 能抄datasheet 不要隨意變更
鮑勃:?如果R306不接的話 那個穩壓2.5v會直接到5腳嗎 那個R303會產生電流分壓嗎 但是此時不是不接地
向導:?會到5腳 電流分壓這個詞你自己造的吧:) R303 1k 前端2.5V 2.5÷1000 0.0025A 2.5ma電流 串在電路中除非形成回路否則不分壓 運放一個基本特性 輸入阻抗理論無限大 所以對于R303后邊 你可以認為相當于斷開
鮑勃:?相當于5腳懸空嗎
向導:?可以這么認為 5腳就是2.5V 只感應這個電壓 可以認為無電流 實際任何器件當然需要一定的電流驅動 但是運放虛斷 就是理想情況 只是正負 比較電壓就可以了
鮑勃:?嗯,了解
向導:?你那個圖 1.2V那個 我覺得需要實測驗證下 很多電路都是實際調試出來的 大體有個原理 然后不斷調試 如果有條件自己搭下電路 靠書本上猜測 理解不深刻 可能是錯的
鮑勃:?假如此時5》6,7輸出12V,MOS管導通 此時3.3v反饋給6腳?是不是這樣
向導(這里又回答錯了):?7V 不可能的 G極是這樣變化的 假設分三個時間段 3秒為例 一秒2.5V變化一次 (這里回答錯誤,能到電源電壓,非軌到軌運放到不了) 6腳 2.55 2.45 2.5 5腳2.5 2.5 2.5 mosfet 會 低 高 低 不通 通 不通 mosfet 在一個范圍內呈現開關狀態 調壓
鮑勃:?就是mos管導通后不知道怎么理解這段
向導:?很短時間內 導通 截止 導通 截止 一段段的電流往后輸送 但是他與固定pwm的開關電源不一樣 那個是固定頻率開關 這個是隨變化開關 可能開開開關 開開關關 但是pwm是開關開關開關 永遠這樣
鮑勃:?嗯,我的意思是MOS管導通后S極此時是不是3.3V 如何讓后面就變成穩定2.5V
向導:?不是3.3V 后面有個大電容 電壓不能突變 電容不滿 電壓沒法抬高到3.3V 必須電容滿的時候才是3.3 還不到3.3 后面設備可能把電流抽走 到此位置 不管我說的對不對 你可以仿真 實際電路掛示波器測試 我有事情了:)
鮑勃:?感謝答疑
向導:?https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=MzIzODI4NjU4Nw==&mid=2650295631&idx=1&sn=db74181671bf70ef9916fbc019523e33&chksm=f1374edbc640c7cd987ddd284b8492371940989012032620e14ac28a29b5b61d5616b3427423#rd
https://wenku.baidu.com/view/e38743586bd97f192279e9d4.html
LDO 線性穩壓器 追求低壓差
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他的應用不如DCDC 開關電源廣泛的原因是除了送給后極的能量 其他都會損耗在自身 前端輸入12V LDO輸出3.3 這樣的設計是不合理的 4~5V 輸入 3.3V輸出是合理的 這樣ldo本身功耗小 發熱不大
但是LDO 輸出紋波小 就是直流中夾雜的交流信號小 穩定 所以模擬電路 運放 電流檢測用時 取模擬信號(交流類信號)穩定無雜波
DCDC電路用在 需要大電流或者低功耗的場合 允許一定的雜波
昨天的電路就是基本的LDO電路的分立(用多個單獨的元件組合)形式,中間用的是mosfet 有些LDO用三極管 但是一個原則 無論是三極管還是mosfet 都是工作在開關狀態 mosfet不用說 可以說都是用它做開關 三極管也不用他的放大狀態 而是截止 飽和兩種開關狀態切換 這樣才能是LDO的低壓差 所以分析時 三極管B極 mosfet G 都是開關信號
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7805 之類是非低壓差線性穩壓器 LDO是線性穩壓器的一種 如果是電子專業的 需要學習ldo內部原理 如果非電子專業 要了解LDO用在哪里 它的特性是什么 用起來有哪些限制
另外說下 我是非電子專業的 基本上所有電子知識都是自學的,所以我分析的有些東西 大家有實物或者仿真條件 都要驗證下 技術無權威 實踐是檢驗真理的唯一標準 不去試 不要怪我說錯了:)
向導:?沒有槍 沒有炮 我們自己造 我在proteus仿真
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向導:?主要是學會這個軟件 自己多驗證 仿真 我也是學會這個后對電路理解了很多
仿真出錯幾率小很多 剛開始我瞎猜也是錯的
鮑勃:?感謝老師仿真 @向導?有個疑問這里為什么是7.51V
當運放+大于-是,輸出高電平,不是應該9v送過來?向導:?LM358 不是軌到軌運放 就是輸出到不了電源電壓 里面1ma 1.4V的壓降 意思 是 9V-1.4 =7.6V 軌到軌 運放輸出才能到電源電壓和地 (如果有負電源供電到負電源)但是無限接近 也到不了運放供電的極限 總會低一點 要看datasheet
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/lm358.pdf
鮑勃:?那1.4就是運放本身損耗?
向導:?不是損耗 而是設計時內部元件造成的壓差 例如你接一個二極管 輸出必然會降低0.3~0.7V
鮑勃:?有沒有您說的軌到軌輸出運放
向導:?mcp6022-i sn 這個我常用的 軌到軌運放
鮑勃:?老師能講講一般datasheet怎么看 看哪些參數 每次看抓不住重點 英文太多頭疼
向導:?datasheet 就是沒有重點和非重點之分 都有用 但是看你所在的企業 公司 絕對最大值 電氣參數 這兩個表必看 你碰到問題 然后再回查
鮑勃:?那個曲線圖
向導:?曲線圖 自己有實物 取幾個點實際測測 可能感官會好很多
鮑勃:?嗯,每個器件datasheet都有這個嗎
向導:?正規廠商的都有
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上面一段歡迎批評指正,裝專家,不如錯了改,減少錯誤。市場無專家,我覺得技術也無專家,都是一部分理解一部分迷糊而已。個人觀點無論對錯寫出來大家才能分析批評,指出錯誤進行修正。
上面的問題實際上就是很典型的說明電路知識是需要綜合性理解才行。開始未仿真我的理解也是錯誤的。
首先需要明白幾個問題才能看懂這個電路 1 運放輸入輸出的特性 2 穩壓管TL431的應用 3 Mosfet 在PWM和穩壓模式 G極控制信號的變化 4 電容充放電的特性 電壓不能突變的理解 5 非軌到軌運放和軌到軌運放的區別 6 圖紙中各種標識的區分(例如NC 什么意思) ...
總之,書籍中未能體現動態信號的變化,是導致電路難于理解的關鍵點。
前面一些文章講過,大家搜索動圖、視頻、動畫輔助理解是有必要的。從不可見到可視化非常有用。
從多個維度看信號,體、面、線、點而不是反過來理解
總結
以上是生活随笔為你收集整理的204. 电子编程入门到工程师--混沌与秩序--天书信号的全部內容,希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。
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