Правила проектирования схем – Цифровая техника

April 27, 2015 by admin Комментировать »

Выше, в этой части, мною были рассмотрены некоторые схемы, которые могут заинтересовать большинство радиолюбителей. Но их было рассмотрено слишком мало, и, если вы купили эту книгу исключительно в качестве сборника схем, боюсь, вы разочаровались.

У известного детского писателя В. Берестова есть такое стихотворение: «Как хорошо уметь читать! Не надо к маме приставать, не надо бабушку трясти: «Прочти, пожалуйста, прочти!»… Не надо звать, не надо ждать, а можно взять и почитать!» Это же относится и к электронике. Большинство известных мне «радиолюбителей» полностью зависят от чужих схем, публикующихся в Многочисленной теперь радиотехнической литературе. Для них даже замена одной микросхемы на другую, работающую практически точно так же, огромная проблема. Кроме того, так как они не могут самостоятельно придумать даже простейшую схему, приходится ждать, пока ее «придумают» другие, более опытные люди и напечатают в популярном издании

Но ведь все очень просто, главное — понять! Если вы научитесь «разговаривать» с радиодеталями на «ты», вам не будет нужна литература со схемами, вам не нужно будет ждать, пока вашу проблему решат другие радиолюбители (и получат за это в виде гонорара «ваши» деньги), вы просто сядете за стол и нарисуете нужную вам сегодня, сейчас, схему. Времени это займет немного, а финансовые средства вкладывать вообще не надо.

Именно эту цель я и поставил перед собой, когда задумал написать эту книгу. Я хочу, чтобы читатель не просто научился работать с паяльником, а стал Настоящим Радиолюбителем, которому любая, даже самая сложная, проблема по плечу. Сам я тоже долгие годы был «перекати-полем» и занимался только копированием чужих схем, пока мне как-то руководитель радиокружка Николай Яковлевич Ляшенко (г. Гродно, Беларусь) не посоветовал разобраться В принципе действия радиоэлементов и начать заниматься «свободным творчеством».

Примерно через год после того, как эта идея «дошла» до меня, мои схемы начали публиковать довольно «солидные» журналы.

В этой книге я попытался описать все то, чего мне не хватало тогда. В довольно объемной первой части книги дан весь необходимый для разработки любой цифровой схемы теоретический материал; в ней я постарался описать все известные мне сейчас особенности работы всех рассматриваемых элементов и фрагментов схем. Во второй части описаны правила согласования отдельных фрагментов в целую схему, причем чтобы получившаяся схема работала так, как хочется человеку, создавшему ее, а не как хочется отдельным элементам, из которых она состоит. На схемы, рассмотренные во второй части, нужно смотреть только как на «наглядные примеры» — каким-либо иным способом объяснить правила проектирования и согласования отдельных фрагментов для меня невозможно.

Попытаюсь кратко описать весь процесс создания новой для вас схемы. Первым делом нужно определить, что именно вам надо, т. е. нужно на отдельном листе, который впоследствии всегда должен быть у вас перед глазами, самым подробным образом описать весь алгоритм работы задуманного вами устройства. Алгоритм должен быть описан на техническом языке, т. е. вместо фразы «а потом там что-то щелкнет и через мгновение лампочка загорится» должно стоять «переключившийся элемент вызовет срабатывание реле, которое своими контактами включит лампочку».

После того как будет готов алгоритм, можно начинать рисовать блок-схемы. Желательно, чтобы они состояли из «стандартных кирпичиков» — генераторов, одновибраторов, счетчиков, регистров и т. д.

Внутри каждого «кирпичика» нужно написать его сильно сокращенное название — чтобы можно было отличить генератор от одновибратора. Каждый вывод каждого «кирпичика» (кроме логических элементов) должен иметь название, соответствующее названию аналогичного вывода у «настоящей» микросхемы. Номера и номиналы отдельных элементов (резисторов, конденсаторов) можно не указывать или указывать приближенные значения; для RC-цепочек можно лишь указать постоянную времени t. На тех входах, которые реагируют на определенный перепад уровней, этот перепад нужно указать.

После того как блок-схема будет готова (но не раньше этого!), в первой части этой книги (или в своей памяти) нужно выбрать конкретные микросхемы, элементы или фрагменты схемы, которые по своим возможностям полностью соответствуют «кирпичикам». При этом нельзя забывать про согласование по уровням — без этого вся схема не будет работать правильно. Если вы разрабатываете довольно сложное устройство, которое состоит из нескольких менее сложных «схемок» (пример — таймер на рис. 2.25), то каждую «схемку» нужно собрать на макет и убедиться в том, что она работает именно так, как вам надо. Это очень важное правило, и даже я, автор многочисленных устройств различной степени сложности, никогда им не пренебрегаю. Просто отдельный блок легче проконтролировать, чем всю схему; кроме того, при .этом не нужно отвлекаться на все остальные блоки.

Далее наступает самый сложный период — доводка схемы до совершенства. В отличие от всех остальных этапов, занимающих у профессионалов считанные минуты, этот может растянуться на несколько дней, а то и недель. Для того чтобы этим «делом» было удобнее заниматься, нужно листик со схемой, а также несколько чистых листов бумаги и ручку положить на самом видном и удобном для работы месте. Как только у вас появится соответствующее настроение (а без него нельзя — это все-таки творчество, а не работа), руки сами потянутся к бумаге. Возьмите ее, посмотрите на схему, проанализируйте работу устройства, а потом сравните ее с алгоритмом: проверьте согласование по уровням. С «проблемными» местами, работа которых вам понятна не на 100%, а на 99% и меньше, лучше всего сразу разобраться. Не бойтесь, если в результате «разборок» вам понадобится изменить половину схемы, лучше это сделать сейчас, на стадии разработки, а не потом, когда собранное вами устройство начнет барахлить. Если же вы нашли «проблемное» место, но у вас нет времени или желания «возиться» с ним — he возитесь, но только не забудьте в соответствующем месте ha схеме поставить маленький вопросительный знак (или еще что-нибудь) и рядом с ним очень коротко написать, чем именно вы недовольны. То же самое относится и к некоторым фрагментам, которых нет на блок-схеме, но без которых схема будет работать гораздо хуже. Рядом с ними нужно написать пояснение, почему вы решили, что они незаменимы. Иначе на следующий день вы эти фрагменты со спокойной совестью зачеркнете, посчитав, что вчера немножко перетрудились, а еще через день вы поймете, что вся ваша работа зашла в тупик именно из-за того, что нет этого фрагмента.

Также в этот период нужно подумать над уменьшением количества деталей, возможностью замены дорогостоящих или «редких» элементов более доступными, подумать о Наиболее «выгодном» напряжении питания, об уменьшении статического/динамического токов потребления, введение дополнительных «удобств» в управлении устройством и т. д. Но только не нужно стремиться сделать все это «за один присест» — толком это еще никогда не кончалось.

Одновременно нужно пытаться более рационально использовать те детали, из которых состоит схема, чтобы в итоге не осталось «лишних» логических элементов, счетчиков и пр. Если же некоторые элементы все равно остаются «свободными», их можно «всунуть» куда-нибудь в схему, тем самым усовершенствовав ее, устранив «острые углы» или введя в устройство дополнительную полезную функцию.

Только после этого можно рисовать полную схему устройства, наносить на нее номиналы элементов, помечать детали порядковыми номерами. Но не спешите «претворять схему в жизнь», а лучше положите ее на видное место: вполне возможно, что через несколько дней вам захочется изменить номиналы некоторых элементов, заменить одну микросхему другой, аналогичной, незначительно изменить включение отдельных деталей — это нормально, и с этим сталкивается большинство радиолюбителей, которые самостоятельно разрабатывают свои конструкции.

И напоследок два полезных совета. Если вы в своей схеме используете какую-то новую для себя микросхему, перед тем как рисовать схему на ее основе, убедитесь в том, что эта микросхема работает именно так, как вам надо. Сделать это можно с помощью логического пробника (если эта микросхема — цифровая) или вообще с помощью светодиода. Одна-две минуты, которые понадобятся вам для этого, несравнимы с теми неделями, которые вы затратите, пытаясь настроить заведомо неисправное из-за неучтенной вами ^маленькой мелочи» устройство. Кроме того, в электронике, как и во всех других науках, справедливы поговорки: «лучше один раз увидеть, чем сто раз услышать» (или прочитать) и «на ошибках учатся».

И второй совет — как своими знаниями можно честно зарабатывать деньги на радиодетали. Если вы самостоятельно придумали схему, аналог которой в литературе вам не встречался, или ваша схема проше и (или) дешевле описанной в журнале — отправьте ее в редакцию журнала. Если ее опубликуют (именно этим, скорее всего, и окончится ваша затея), вам причитается авторский гонорар. В солидных журналах, печатающихся большим тиражом на хорошей бумаге, он достигает эквивалента 5 долл, за одну страницу. В менее солидных он поскромней, но там и больше шансов, что статью напечатают.

При подготовке статьи нужно соблюдать три условия:

1)             вы должны быть абсолютно уверены в работоспособности вашего устройства. То есть вы его обязаны собрать из стандартных деталей, после чего убедиться, что оно работает так, как надо;

2)             текст статьи и рисунки к статье должны быть на отдельных листах — в редакциях их одновременно набирают разные люди;

3)             соблюдайте авторское право. Если вы усовершенствовали чье-то устройство или если чья-то разработка подтолкнула вашу мысль в нужном направлении, вы обязаны дать полную библиографическую ссылку на источник (фамилия автора, название схемы, где и на какой странице она была напечатана). В противном случае у вас могут возникнуть проблемы.

Источник: А. С. Колдунов, Радиолюбительская азбука. Том 1. Цифровая техника. / А. С. Колдунов — М.: СОЛОН-Пресс, 2003. 272 с. — (Серия «СОЛОН — радиолюбителям» Выпуск 18)

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