Как разрабатывать электронные схемы

June 26, 2010 by admin Комментировать »

Самый эффективный метод — «сборка» нужной схемы из готовых и заранее отлаженных фрагмен­тов. Эта операция аналогична тому, как программисты «собирают» програм­мы из готовых и заранее отлаженных процедур. Каждая такая процедура есть «черный ящик», у которого есть входы и выходы для общения с другими час­тями программы, причем в общем случае вы даже не знаете, как она устроена внутри — точно так же, как вы не знаете, что именно размещается внутри микросхемы. Вы берете микросхему, подсоединяете к ней внешние элементы в соответствии с рекомендациями производителя и получаете готовый узел, который соединяете с другими подобными узлами.

Повторим, что именно на этой стадии можно сильно «залететь», если во­обще отказаться от попыток понять, как работают используемые узлы, и лишь тупо следовать рекомендациям производителя, которые по понятным причинам не исчерпывают всего разнообразия жизненных ситуаций. Лучше всего, если производитель предлагает не только описания компонентов (datasheets), но и рекомендации по их применению (application notes) — в этом случае их совсем не вредно изучить перед проектированием.

При рисовании схемы обязательно обозначайте на ней конкретные типы и зна­чения параметров элементов — не откладывайте это до выполнения практиче­ской отладки схемы. Изменить эти параметры вы всегда сможете, но все, что можно посчитать, нужно посчитать заранее — это сохранит вам очень много времени. Когда вы берете, наконец, паяльник в руки, то не следует сразу соби­рать всю схему устройства целиком. Разбейте ее на как можно более мелкие самостоятельно работающие узлы и отлаживайте каждый узел по отдельности. Не верьте печатному слову и все рекомендации из литературы проверяйте на макетах (в конце концов у вас образуется библиотека таких самостоятельно отлаженных узлов, и вы будете экономить огромное количество времени). От­ладив все, обязательно нанесите на чертеж схемы полученные в результате от­ладки точные значения компонентов (те, что все еще требуют окончательной подгонки, обозначаются звездочкой), проверьте правильность соединения этих узлов и разводку питания и только затем собирайте всю схему целиком — сна­чала на макетной плате. И только убедившись в работоспособности макета схемы, переносите ее на настоящую рабочую плату.

Между прочим, в отличие от большинства радиолюбительских изданий, ри­сунки плат в книге не приводятся, чему есть много причин: во-первых, по­вторить конструкцию в точности с теми компонентами, которые приведены в описании, как правило, не получается, да это и совершенно не требуется. Во-вторых, лично я никогда не повторял опубликованных конструкций в точно­сти, стараясь улучшить или упростить схему, и в этой книге вы почти всегда найдете рекомендации по улучшению характеристик или расширению функ­циональности описанного прибора, так что публикация рисунка платы вооб­ще теряет смысл. Наконец, есть и еще один момент, скорее психологиче­ский — раскладывая плату самостоятельно, вы намного лучше вникаете в работу схемы, после чего отладка и регулировка ее значительно упрощаются. Мое глубокое убеждение состоит в том, что плату нужно делать самостоя­тельно, под выбранную конструкцию и корпус, а не подгонять габариты под имеющуюся плату, в результате чего самодельные конструкции иногда бы­вают весьма уродливы.

Если вы разрабатываете серьезный прибор, который должен служить года­ми — постарайтесь заложить в разработку время и деньги, необходимые для выполнения следующих этапов:

? разработка технического задания, с возможно более подробным описанием требуемой функциональности^;

? разработка принципиальной схемы с отладкой отдельных узлов на макетах;

? изготовление полного макета и его отладка;

? разработка окончательной принципиальной схемы, подбор деталей и раз­работка печатной платы;

? изготовление опытного образца и его отладка, корректировка печатной платы;

? изготовление окончательного варианта печатной платы, корпуса и мон­таж прибора.

Отдельно стоит упомянуть составление технического описания и инструкции по эксплуатации. Я знаю, что большинство разработчиков искренне ненави­дит этот этап работы (то же относится, увы, и к программистам), но советую себя пересилить и начинать составление документации прямо сразу, одно­временно с началом проектирования. Во-первых, при попытке описать сло­вами «как это работает» в расчете на стороннего читателя обычно всплыва­ют все недостатки и упущения. Иногда на примере некоторых изделий бытовой техники или пользовательских программ отчетливо видно, что их разработчики сами никогда и не пытались взглянуть на свое творение с точки зрения того, кто это будет применять на практике, а инструкцию по эксплуа­тации писали наспех совершенно другие люди. Вот этого и следует по воз­можности избегать. Во-вторых, с уверенностью можно сказать, что через пару лет вы напрочь забудете, как у вас работал данный узел и почему выбраны именно такие компоненты. Поэтому написание технической документации нужно вам самим не меньше, чем пользователю.

Приведенный идеальный вариант последовательности разработки редко осуществим на практике — либо времени не хватает, либо денег, либо того и другого. Есть одна известная фирма, которая занимается разработкой заказ­ных электронных устройств — так там берут несколько килобаксов только за написание технического задания. И они правы! Но на практике часто получа­ется так, что макетный либо опытный образец становится и окончательным изделием. И все же по мере возможности не пренебрегайте этими промежу­точными этапами — поверьте, так получится намного быстрее, чем, зажму­рившись, собрать все сразу, а потом в лучшем случае обнаружить, что ничего не работает, а в худшем— выветривать из комнаты очень неприятный и стойкий запах горелой пластмассы. Учтите, что почти ни одна незнакомая дотоле схема никогда не работает сразу — будьте к этому готовы и заранее наберитесь терпения.

Итак, приступим.

Юрий Ревич revich@computerra.ru

Автор выражает благодарность Юрию Певзнеру за консультации и предо­ставленные тексты программ для микроконтроллеров семейства Atmel AVR.

Схемы, чертежи и фотографии компонентов подготовлены автором. Все остальные иллюстрации взяты из источников, допускающих свободное копи­рование, за исключением фотографии первого транзистора из главы 6 и порт­рета Клода Шеннона из главы 14, любезно предоставленных автору корпора­цией Lucent Technologies Inc./Bell Labs в лице ее сотрудницы Франциски Мэттьюз (Francisca Matthews).

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты