Когда человек начинает интересоваться электроникой и радиотехникой впервые, его глаза разбегаются от огромного количества практических и теоретических знаний. Перед новичком всплывают сотни схем, которые он не понимает, а также множество непонятных формул теории.
Чтобы правильно и качественно научиться понимать электронные схемы и электронику в целом, надо последовательно погружаться в теорию, изучая общие термины и базисные формулы, а затем применять эти данные в простейших практических экспериментах. Для такого погружения были разработаны специальные книги, которые последовательно знакомят с общим курсом предмета, постепенно углубляясь дальше.
В этом материале будет рассмотрена книга «Электроника для чайников», некоторые теоретические моменты и другие книги для изучения.
Схема, описывающая течение тока
Азы электроники для чайников
Книга «Электроника для чайников» содержит сотни микросхем и фотографий, позволяющих даже самому далекому от этого дела человеку разобраться в принципах электроники. Подробнейшие советы и инструкции по проведению опытов помогут разобраться, как функционируют те или иные электронные детали. Также материал содержит рекомендации по выбору важнейших инструментов для работы в этой области и их полные описания.
Важно! По мере ознакомления с каждой главой читатель постепенно погружается в предмет, который увлекает его все больше и больше. Теоретические знания закрепляются практикой путем сборки простейших, но интересных устройств.
Книга содержит следующие разделы:
- «Основы теории электрических цепей», в котором дается определение напряжению, силе тока, проводникам, рассеиваемой мощности.
- «Компоненты электросхем», где рассказывается о том, как простейшие элементы по типу резисторов, транзисторов, диодов и конденсаторов управляют током и задают его характеристики.
- «Электрические схемы универсального предназначения». Здесь будет рассказано, как использовать простейшие цифровые и аналоговые схемы в сложных устройствах.
- «Анализ электрических цепей», который познакомит с основными законами электроники и научит управлять силой тока и напряжением в электрической сети, научит применять эти закономерности на практике.
- «Техника безопасности и рекомендации по ней». Этот раздел обучит безопасной работе с электрическими цепями и током в целом, поможет защищать себя и свои приборы от поражения током.
Вам это будет интересно Формулы электрического тока
Обложка книги «Электроника для чайников»
Мультиметр вам в помощь
Возможно, со времен восьмого класса (или того, в котором в вашей школе проходили электричество и магнетизм) вы помните, кто такие амперметр и вольтметр. Мультиметр, или, по паспорту, «прибор измерительный универсальный», делает все то же самое, что эти ребята, и еще кое-что. Устройство позволяет измерять напряжение, работоспособность цепи, силу тока, температуру и коэффициент усиления транзистора.
В зависимости от модели характеристики варьируются, но все такие приборы многофункциональны. Самая знаменитая марка — DT, дешево и сердито. Если хотите сразу что-то более продвинутое, то обычно советуют Mastech или HoldPeak.
Мультиметр серии DT-800
Мультиметр нужен в первую очередь для того, чтобы проверять, как теория сходится с практикой. Нагревание элементов и паразитные токи могут влиять на конечный результат, поэтому нам нужен контролирующий прибор. Ну и конечно, при необходимости (и ради научного интереса) на работоспособность можно проверять отдельные детали.
Даже навороченный мультиметр прост в использовании. Выбираем режим, прикладываем щупы к нужным местам и снимаем показания. Режим зависит от того, какую характеристику измеряем и в каких пределах. Характеристики на мультиметрах выделены в отдельные рамки с подписью, в этих рамках мы и выбираем второй параметр — пределы измерения.
РЕКОМЕНДУЕМ: Перехват и анализ радиосигнала
Признаюсь, у меня нет мультиметра, и для некоторых проектов мне приходилось одалживать его у знакомых. Советую вам приобрести его по одной простой причине: с ним будет намного легче. Не придется лишний раз ломать голову, почему что-то не работает, — можно просто проверить.
Проектирование и расчет схем: где научиться
В этой статье мы не будем углубляться в проектирование схем: материала тут огромное количество, но он неплохо покрыт школьной (а у кого-то и институтской) программой и литературой.
Если вы все проспали, но неплохо понимаете английский, то можете начать с лекций на «Академии Хана» — они бесплатны, очень доходчивы и от самых азов постепенно переходят к более серьезным темам. Есть даже небольшой курс, в котором объясняют устройство бытовых приборов: электронных часов, кофеварки, фена и так далее.
Если же хочется что-то на русском, то ваша дорога лежит в книжный магазин, техническую библиотеку или их аналоги в интернете. Вот три книги, которые я рекомендую посмотреть в первую очередь.
«Искусство схемотехники», П. Хоровиц и У. Хилл
Первая глава «Основы электроники» — практически школьный курс физики. Изложено все доступным языком, книга даст все необходимое, чтобы освоиться с нуля, или поможет восполнить пробелы и систематизировать знания тем, кто уже знаком со схемотехникой. На форумах пишут, что книга старая и упущены «тонкие моменты». Но почему-то не говорят, что именно упущено.
«Основы схемотехники», Е. Воробьева, В. Иванченко
Книга представляет собой конспект лекций. Плюс — краткость изложения. Минус очевидный: новичку эта книга может быть немного сложновата.
«Цифровая схемотехника и архитектура компьютера», Д. Хэррис и С. Хэррис
Отличная книга, о которой слышал каждый, кто хоть когда-нибудь интересовался архитектурой компьютера. Здесь разбираются языки описания аппаратуры — SystemVerilog и VHDL.
Если у вас нет времени на чтение, то понять, что у чему, поможет ПО для моделирования схем (или послужит наглядной иллюстрацией к прочитанному). Из наиболее продвинутых можете посмотреть LTspice, DipTrace и опенсорсный Qucs. Но вариантов масса, есть даже бесплатные симуляторы, работающие прямо в браузере.
Пример схемы, разведенной в DipTrace
Начало изучения радиотехники начинающими
Перед тем, как изучать радиотехнику или электронику, нужно понять, зачем именно это нужно человеку. Если это увлечение на пару дней или месяцев, то лучше сразу бросить затею, поскольку, если относиться к электронике халатно и не соблюдать меры предосторожности, можно нанести сильный вред своему организму. Если данная сфера увлекала еще с детства, но не было времени начать заниматься, то сейчас самое время начать. Постепенное погружение подразумевает:
- Получение или закрепление теоретических знаний физики. Для начала достаточно будет школьных знаний по электрофизике, включающих подробное изучение закона Ома – основы всей электрики.
- Ознакомление с теорией. От более абстрактных вещей физики следует перейти к более осязаемым. Теория подразумевает точное и полное описание всех понятий, деталей, инструментов и приборов, которые будут использоваться на практике. Садиться и начать что-либо паять без теоретических основ не получится.
- Применение на практике. Логическое завершение теории, позволяющее закрепить весь изученный материал и применить его при создании конкретных схем или приборов.
Закон Ома
Напряжение и ток – понятия
Для работы любого электронного компонента требуется наличие электрического тока. Он создается электрическим потенциалом, то есть «напором» частиц. Самого потенциала недостаточно для течения тока. Нужен также проводник, способный пропустить его через себя. Если проводника нет, то потенциал уходит в воздух, который очень хорошо препятствует распространению тока. Объекты, которые останавливают ток, называются диэлектриками, а позволяющие протекать через них – проводниками.
Помимо проводника, для течения тока нужна разность потенциалов, возникающая в цепи. Аналогию можно провести с водопроводной трубой. Если с обеих ее сторон подается одинаковый напор, то каким бы сильным он ни был, вода не будет течь. Разность потенциалов называется напряжением. Оно обозначается буквой «U» и измеряется в вольтах. Сила тока же обозначается «I» и измеряется в амперах.
Вам это будет интересно Особенности реактивного сопротивления
Важно! По общей договоренности считают, что ток течет от плюса к минусу, но на самом деле это условность. Все дело в том, что отрицательные электроны были открыты уже после этой договоренности. В схемах и на практике никто не вспоминает, откуда и куда течет ток.
Наглядное определение напряжения
Digitrode
Хотите ли вы изучить электронику, чтобы создавать свои собственные электронные устройства и гаджеты? В наши дни существует целая куча обучающей литературы, но с чего же начать? И что вам на самом деле нужно? Если вы не знаете, что вам нужно узнать, то вы можете легко потерять много времени на изучение ненужных вещей. И если вы пропустите несколько простых, но важных первых шагов, вы будете еще долго разбираться в элементарных схемах, не понимая, как они работают.
Если ваша цель заключается в том, чтобы иметь возможность реализовывать свои собственные идеи в электронных устройствах, то следующие 10 шагов для вас.
Следуя этим советам, ваше изучение электроники пойдет быстрее, даже если вы никогда не имели дело с этой областью науки и техники. Некоторые из этих шагов могут занять у вас несколько дней, для других же требуется всего несколько часов или даже меньше одного часа, если вы, конечно, найдете правильный учебный материал. Учебный материал по различным тематикам можно найти, например, на https://uchitelya.com. Желательно сначала бегло просмотреть весь материал, а затем решить, какие источники вы будете использовать для решения каждого шага.
Шаг первый.
Изучите концепцию замкнутого контура. Если вы не знаете, что нужно для того, чтобы схема работала, то как вы можете вообще создавать схемы? Замкнутый контур является важной основой для многих схем, поэтому нужно знать его принцип работы.
Шаг второй.
Получите базовое понимание напряжения, тока и сопротивления. Грубо говоря, ток течет, сопротивление сопротивляется, напряжение толкает. И все эти параметры влияют друг на друга. Поняв суть и физический смысл данных величин, вы сможете лучше разбираться в схемах.
Шаг третий.
Изучайте электронику с помощью построения принципиальных электронных схем. Нет необходимости ждать, вы должны научиться как можно раньше рисовать и собирать схемы. Если вы хотите научиться плавать, вы должны практиковаться в плавании. Так и с электроникой. Вы можете взять какой-нибудь симулятор электронных схем, например, Proteus, рисовать в нем схемы и проверять их работоспособность. А еще лучше – собирать цепи на макетных платах.
Шаг четвертый.
Лучше поймите принцип действия следующих компонентов: резистор, диод, светодиод, конденсатор, транзистор. Это базовые компоненты многих схем. Помимо учебной литературы по ним также желательно читать и изучать документацию на конкретные модели элементов.
Шаг пятый.
Получите опыт использования транзистора в качестве переключателя. Транзистор является наиболее важным компонентом в электронике. На предыдущем шаге вы получили информацию о том, как он работает. Теперь же нужно проверить его в деле. Создайте несколько различных схем, где транзистор работает как переключатель. Когда вы на практике поймете его принцип работы, вы будете знать, как с помощью транзисторов управлять такими устройствами, как двигатели или приборы освещения.
Шаг шестой.
Научитесь паять. Прототипы, собранные на макетной плате, легки и быстры в создании и освоении. Но их внешний вид оставляет желать лучшего, да и контакты могут легко отпасть. Если вы хотите создать электронное устройство, которое должно хорошо выглядеть и работать долгое время, то вам стоит научиться паять. Это очень интересное и полезное занятие.
Шаг седьмой.
Узнайте, как диоды и конденсаторы ведут себя в цепи. На предыдущих шагах вы поняли принципы работы основных элементов электроники и научились собирать схемы. Но ваши знания в электронике не должны ограничиваться этим. Теперь нужно практически опробовать поведение сложных схем, в составе которых обязательно будут конденсаторы и диоды.
Шаг восьмой.
Соберите цепи с участием интегральных микросхем. До сих пор вы использовали отдельные компоненты для построения интересных и простых схем. Но вы по-прежнему были ограничены базовыми функциями. Но вы можете добавить вашим схемам больше интеллекта, памяти, звуковых и прочих возможностей. Вам просто нужно изучить интегральные микросхемы. Они могут выглядеть очень сложными и трудными для понимания, но на самом деле это не так. Когда вы узнаете, как их использовать, то откроете для себя целый новый мир возможностей в электронике.
Шаг девятый.
Спроектируйте свою собственную схему. До этого вы учились собирать учебные схемы и разбираться в них. Теперь же следует придумать что-то свое. Вы можете использовать программы для создания схем, например, то же Proteus или Fritzing. Освоившись с ними, можете попробовать что-нибудь посложнее, например, Eagle или KiCad. Желательно не только придумать принципиальную схему, но и сделать печатную плату, чтобы получить навык создания электронных устройств.
Шаг десятый.
Научитесь использовать микроконтроллеры в своих проектах. С помощью интегральных микросхем и навыка изготовления печатных плат вы уже можете многое. Но все-таки, если вы действительно хотите полной свободы в создании всего, что вам захочется в плане электронных устройств, то вам необходимо изучить микроконтроллеры. Это действительно поднимет ваши проекты на следующий уровень. Ведь несколько строк кода могут заменить целые цепи классических схем. Пройдя этот шаг, вы уже сможете считаться сведущим в электронике. Но не стоит расслабляться, в этой области еще предстоит многому научиться, но это интересно и увлекательно.
Источники напряжения и тока
Под источниками часто понимают элементы, которые питают цепь электромагнитной энергией. Эту энергию потребляют пассивные элементы, запасают накопительные и расходуют в активном сопротивлении. Пример источника такой энергии – генератор постоянных, синусоидальных или импульсных сигналов различных форм. Для анализа электронных цепей удобно вводить идеализированные источники тока и напряжения, учитывающие основные свойства реальных источников.
Под источником напряжения понимается элемент цепи, обладающий двумя полюсами. Между этими полюсами образуется напряжение, которое задается некоторыми функциями от времени и не зависит тока в цепи. Этот источник в идеальном состоянии способен отдавать неограниченную мощность. Реальные же источники имеют внутреннее сопротивление, поэтому к ним сопротивление подключается последовательно.
Идеальный источник тока – это элемент цепи, через полюса которого протекает ток с заданной закономерностью изменения во времени. Он не зависит от напряжения между его выводами. Эта независимость означает, что внутренняя проводимость источника равно нулю, а внутреннее сопротивление бесконечно.
Реальный источник тока
Радиоэлектроника для чайников
Об авторах Введение Часть I. Начала начал электроники Глава 1. От электронов к электронике Что же такое электричество? Что такое электрон Перемещение электронов по проводникам Напряжение — движущая сила Важная объединяющая теория: электроны, проводники и напряжение Откуда берется электричество? Батареи: когда другие уже устали, они все еще полны энергии Тепличные условия — электрические розетки Солнечные батареи Где применяются электрические компоненты? Контроль над электричеством Полный контроль над электричеством (ИС) Детектирование с помощью сенсоров Питание Когда электричество становится электроникой Создание простой схемы Что делать дальше По ходу дела знакомимся с инструментами Инструменты для конструирования Измерительные инструменты Удивительный мир величин Единицы измерения в электронике Переход к большим или меньшим величинам Префиксы + единицы измерения = ? Понят не о законе Ома Выводы из закона Ома Расчеты с применением больших и малых величин Мощность и закон Ома
Глава 2. Безопасность людей н устройств Шестое чувство в электронике Опасность поражения электрическим током Электричество = напряжение + ток Постоянный или переменный ток Как не пострадать от удара током Оказание первой помощи Статическое электричество и его последствия Еще раз о человеке со стодолларовой банкноты Как статика может превратить радиоэлемент в щепотку золы Советы по предотвращению накопления статического электричества Заземление рабочих инструментов Работа с переменным током Пошла жара: безопасная пайка Ношение защитной одежды
Часть II. Ряд 5, стеллаж с инструментами: запасаясь впрок Глава 3. Рабочее место радиолюбителя Ручные инструменты, без которых не обойтись Отвертка (инструмент, а не коктейль!) Отхватывая концы: кусачки и инструменты для зачистки проводов Обращение с утконосыми плоскогубцами Увеличительные стекла: “А это — чтобы лучше видеть тебя…» Место для инструментов. Каждому — свое место Наполняем мастерскую Где хранить инструменты Инструменты, которые не нужны каждый день (но могут пригодиться) Работаем на сверлильном станке Обрезка деталей при помощи станка или циркулярной пилы Выполнение деликатных работ при помощи бор-машинки Содержание инструментов чистыми и смазанными Сияющая электроника Масло и смазка для содержания деталей Инструменты для дальнейшей чистки и конструирования Клеим на века Обустройство лаборатории радиолюбителя Основные ингредиенты идеальной лаборатории Выбор идеального места для занятий электроникой Тройная угроза: холод, жара и влажность Верстак
Глава 4. Первое знакомство: наиболее распространенные электронные радиодетали Пусть живут резисторы Резисторы и значения их сопротивлений Красный, синий, голубой — выбирай себе любой Понятие допуска резистора Если вдруг стало жарко Подкручивая потенциометр Конденсаторы: резервуары электричества Быстрый взгляд внутрь конденсатора Фарады: большие и малые Контроль рабочего напряжения Диэлектрик здесь, диэлектрик там Какую емкость имеет мой конденсатор? Когда микрофарад — не совсем микрофарад Воздействие тепла и холода Положительные отзывы о полярности конденсаторов Изменение емкости Диодомания Важные параметры диодов: максимальные токи и напряжения Где у диодов плюс? Забавы со светодиодами Резисторы в паре со светодиодами Транзистор: восьмое чудо света Изучаем терминолог ию транзисторов По поводу корпусов транзисторов Вставляем транзистор в схему Типы транзисторов Высокая плотность упаковки в интегральных схемах Линейная, цифровая или комбинационная микросхема? Номера ИМС Что такое цоколевка И С? Самостоятельное исследование ИМС
Глава 5. Потребительская корзина радиолюбителя Электрические соединения Провода Соединения и соединители Включаем питание Врубим питание от батарей Питание от coлнечных батарей Включение и выключение электричества Вкч. и Выкл. с помощью переключателей Щелчок реле Логика решений. Логические элементы Использование логики в электронике Основные логические элементы Контроль частоты кварцевых резонаторов и индуктивных контуров Накопление энергии в катушках индуктивности Частота кварцевого резонатора Детектирование Кто видит свет? Детекторы движения Тепло, теплее, горячо: сенсоры температуры Вибрации двигателя постоянного тока Не пошуметь ли немножко? Говорит громкоговоритель Генераторы звука
Часть 111. Электроника на бумаге Глава 6. Читаем схемы Что такое принципиальная схема и зачем она нужна Знакомство с символикой схемотехники Простейшие схемотехнические символы Условные графические обозначения электронных радиоэлементов Символы логических элементов Другие символы Соблюдение полярности Один элемент на все случаи жизни: радиодетали с переменным номиналом Фоточувствительные компоненты: видят свет даже в конце туннеля Альтернативные условные обозначения
Глава 7. Основы функционирования электронных схем Из чего состоит электронная схема? Простейшие схемы Питание лампы накаливания Изменение величины тока с помощью резистора Параллельное (последовательное) соединение элементов Последовательное соединение Параллельное соединение Исследование схемы делителя напряжения Измерение тока путем измерения напряжения Резисторы и конденсаторы: одна команда Как работает динамический дуэт конденсатора и резистора Включение и выключение схем при помощи RC-цепи Поговорим о транзисторах Транзистор как ключ Транзистор как усилитель Что еще могут делать транзисторы? Операционный усилитель Упрощение устройств при помощи интегральных схем
Часть IV. Закатаем рукава Глава 8. Все, что нужно знать о пайке Паять иль не паять: вот в чем вопрос Вещи, абсолютно необходимые для пайки Выбор подходящего паяльника Выбор наконечника Подготовка паяльного оборудования Успешная пайка От холодной пайки, как от чумы Пайка и статическое электричество Отпаиваем и перепаиваем Пружинный отсос в работе Отсос с грушей Полезные советы и рекомендации
Глава 9. Как подружиться с мультиметром Основы измерений мультиметром Помните: безопасность прежде всего Что выбрать: цифровой или аналоговый мультиметр? Мультиметр на ладони Базовые свойства мультиметра Входы мультиметра и их функции Точность, разрешающая способность и чувствительность Мультиметр и аксессуары Максимальный предел Автоматическая подстройка диапазона Дополнительные полезные функции Настройка мультиметра Пять основных измерений, которые можно выполнить с помощью мультиметра Измерение напряжения Измерение тока Измерение электропроводности проводников Тестирование исправности переключателя Тестирование предохранителей Тесты резисторов, конденсаторов и других электронных компонентов Ха! Похоже здесь все сгорело! Тестирование резисторов Тестирование потенциометров Тестирование диодов Тестирование конденсаторов Тестирование транзисторов
Глава 10. Логический пробник и осциллограф С логическим пробником в джунгли электроники Звук, свет, занавес! Слишком быстрые сигналы (даже для человека-молнии) Познай свою схему Приступая к работе с логическим пробником Пожалуйста, соблюдаем стандартные меры безопасности Подключение пробника к схеме Когда индикаторы молчат Приглядимся к осциллографу Что же делает осциллограф? Основные функции осциллографа Что выбрать: настольный, ручной или компьютерный? Полоса частот и разрешающая способность осциллографа Вся подноготная осциллографа Что значат все эти бегущие линии Так когда же нужно использовать осциллограф? Подготовка осциллографа к работе: тестируем — три, два. один! Настройка и предварительное тестирование Жива ли еще батарейка? Препарация радио в целях изучения аудиосигналов Тестирование частоты сигналов в схемах переменного тока
Часть V. Рог изобилия схем Глава 11. Мои первые макетные платы Взгляд на беспаечные макетные платы Беспаечные макетные платы внутри и снаружи Макетные платы: большие и не очень Создание схемы с использованием макетной платы Почему нужно использовать зачищенные провода? Сборка схем на макетных платах Аккуратность — в плюс Шаг от беспаечных плат к стационарным Моделирование на перфорированных макетных платах Как стать круче в скручивании проводов
Глава 12. Делаем собственные печатные платы Конструкция печатной платы Как медь превращается в схему Готово, заряжай: приступаем к изготовлению собственной платы Выбираем подходящий лист меди Режем и чистим Фотографический метод изготовления печатных плат Изготовление маски Позитивная и негативная сенсибилизация Зеркальное отражение печатной платы Подготовка печатной платы к травлению Да будет свет: экспозиция и проявка печатной платы Изготовление печатных плат по методу переноса с пленки Туда-сюда-обратно Получение качественного отпечатка Перенос топологии на слой меди Работа ОТК Выбор метода получения собственной топологии Мои гравюры: вытравливаем печатные платы сами Шаг первый: осмотр платы Чистка платы Внимание, пожалуйста! С волнением о травлении Приготовление травителя Нам бы только что-то потравить… Последние приготовления и сверление Печатные платы от профессионалов — делаем заказы Теперь вы конструктор печатных плат Использование САПР для конструкторских работ Что может Eagle Light
Приступаем к работе по проектированию печатной платы
Глава 13. Волнующий мир микроконтроллеров Как работают микроконтроллеры? Что находится внутри микроконтроллера? Микроконтроллеры для радиолюбителей Сколько стоит вон тот микроконтроллер? Микроконтроллер — персональному компьютеру: “Пожалуйста, помоги!” Микроконтроллеры, которые стоят особняком Знакомство с микроконтроллером BASIC Stamp Знакомство с семейством OOPic Знакомимся с Basic Stamp 2 Этап 1: разработка схемы Этап 2: программирование микроконтроллера Этап 3: прошьем его! Вносить изменения так легко Добавление в схему переключателя Куда идти дальше?
Глава 14. Создаем собственные электронные устройства С места в карьер: что для этого нужно Делаем классный, отпадный мигающий фонарик Таймер 555 на ладони Перечень элементов для мигающего фонарика Играем с пьезоэлектриками Пьезо- что?.. Эксперименты с пьезоэлектричеством Подбор компонентов .для пьезоэлектрического барабана Конструируем великолепный инфракрасный детектор, который “видит в темноте” Выслеживая инфракрасный свет Радиодетали, необходимые для сборки инфракрасного детектора Шухер! Полиция! Как работает сигнализация Перечень элементов для сигнализации на основе таймеров 555 Как потеряться и снова найтись при помощи электронного компаса Заглянем под крышку компаса Перечень элементов для электронного компаса Да будет звук, когда есть свет… Как заставить будильник выполнять общественно-полезную работу Перечень элементов для световой сигнализации Маленький усилитель — серьезный звук Устройство мини-усилителя Перечень элементов для мини-усилителя Удобный и компактный измеритель влажности Как работает измеритель влажности Перечень элементов для измерителя влажности Классный генератор светомузыкальных эффектов Подключение светодиодов Перечень элементов для световой сигнализации
Глава 15. Настоящий робот в вашей семье Роботы: взгляд под микроскопом Перечень необходимых элементов для сборки Ровера Детали для робота Знакомимся с роботом Ровером Подготовка к конструированию робота Сначала был шаблон Подбираем необходимые материалы Изучаем детали машин Тело для робота Резка и сверление пластин Сборка и монтаж электродвигателей Верхом на Ровере Установка шарнирного колеса Добавляем вторую палубу Органы управления Управление сэром роботом Добавим роботу немного мозгов Размышления о микроконтроллерах Обычные моторы — прочь, радиоуправляемые сервомоторы — сюда Внутри сервомотора Закупаем сервомоторы Доводка серводвигателей Модификация радиоуправляемых серводвигателей Установка серводвигателя на Ровера Поставим робота на колеса Как заставить робота чувствовать? Соединение робота с макет ной платой Подключение цепей питания Как научить робота думать Как положить программу на место Разбор полетов программистской мысли Что делать дальше?
Часть VI. Великолепные десятки Глава 16. Лучшая десятка профессиональных инструментов для работы с электроникой Импульсы здесь, импульсы там Считаем мегагерцы Источник питания с изменчивой внешностью Формирование специальных сигналов В поисках иных миров Анализируй это Трио профессионалов Как найти скидки на полезные инструменты
Глава 17. 10 формул, которые должен знать каждый Соотношения закона Ома Расчеты сопротивления Расчет сопротивления последовательных резисторов Расчет сопротивления параллельных резисторов Расчеты емкости Расчет емкости параллельных конденсаторов Расчет емкости последовательных конденсаторов Расчет емкости трех и более последовательно соединенных конденсаторов Расчет энергетических уравнений Расчет постоянной времени RC-цепочки Расчеты частоты и длины волны Расчет частоты сигнала Расчет длины волны сигнала
Приложение. Интернет-ресурсы Калькуляторы для радиолюбителя Учебники, литература и справочная информация Радиоэлементы подешевле Изготовление печатных плат Конструирование роботов Болтовня на форумах Примеры готовых схем Глоссарий Предметный указатель
Электроника на практике
ПЭ – это раздел электроники, на практике показывающий основные закономерности электричества. Именно в практической части изучается каждый элемент цепи отдельно и применяется на деле в совокупности с другими. С этим названием вышла и книга, в которой можно найти много интересных статей по электротехнике, сформулированных на общедоступном языке.
Материал включает в себя фотографии и опыты, к которым даны полные инструкции. Прочитав его, можно спокойно разбираться во всех электронных и радиотехнических терминах, овладеть пайкой и получить навыки дл чтения простых схем.
Вам это будет интересно Как определить емкость АКБ
Важно! Прошло второе переиздание книги, в котором были отредактированы небольшие ошибки и опечатки, учтены пожелания читателей. Второе издание стало стоящим и полезным учебником для начинающих радиолюбителей.
Какие еще есть книги для изучения электроники
Помимо двух материалов, которые были рассмотрены в этой статье, есть также множество других. Они, возможно, более придутся по душе читателю. Среди них:
- Борисов В. Г. «Юный радиолюбитель».
- Ревич Ю. В. « Занимательная электроника».
- Хоровиц П., Хилл У. «Искусство схемотехники в трех томах».
Обложка книги «Практическая электроника»
Таким образом, практическая электроника не сложна даже для начинающих. Подготовив себя теорией из книг и реализовав все примеры на практике, можно стать настоящим электронщиком.
Самостоятельное изучение схемотехники. Основные понятия. Часть 1
Изучение цифровой схемотехники нужно начинать с теории автоматов. В этой статье можно найти некоторые элементарные вещи, которые помогут не потеряться в дальнейших статьях. Я постарался сделать статью легкочитабельной и уверен, что неподготовленный читатель сможет в ней легко разобраться.
Сигнал
— материальный носитель информации, используемый для передачи сообщений по системе связи. Сигнал, в отличие от сообщения, может генерироваться, но его приём не обязателен (сообщение должно быть принято принимающей стороной, иначе оно не является сообщением, а всего лишь сигналом).
В статье рассматривается цифровой дискретный сигнал. Это такой сигнал, который имеет несколько уровней. Очевидно, что двоичный сигнал имеет два уровня — и их принимают за 0 и 1. Когда высокий уровень обозначается единицей, а низкий нулем — такая логика называется позитивной, иначе негативной.
Цифровой сигнал можно представить в виде временной диаграммы.
В природе дискретных сигналов не существует, по этому их заменяют аналоговыми. Аналоговый сигнал не может перейти из 0 в 1 мгновенно, по этому такой сигнал обладает фронтом и срезом. Если рисовать упрощенно то это выглядит так: 1 — низкий уровень сигнала, 2 — высокий уровень сигнала, 3 — нарастание сигнала (фронт), 4 — спад сигнала (срез)
Сигналы можно преобразовывать. Для этого на практике используются логические элементы, а чтобы это записать формально используются логические функции. Вот основные:
Отрицание — инвертирует сигнал. На схемах обозначается так:
Логическое ИЛИ (логическое сложение, дизъюнкция) На схеме:
Логическое И (логическое умножение, конъюнкция) На схеме:
Последние два могут иметь отрицание на выходе (И-НЕ, ИЛИ-НЕ). Значения их логических функций инвертируются, а на схеме выход рисуется кружочком.
Сводная таблица логических функций двух аргументов выглядит так:
Работа с логическими функциями основывается на законах алгебры логики, основы которых изложены в прикрепленном файле. Так же там есть задания для самоконтроля и контрольные вопросы по теме.
Логической схемой
называется совокупность логических электронных элементов, соединенных между собой таким образом, чтобы выполнялся заданный закон функционирования схемы, иначе говоря, — выполнялась заданная логическая функция. По зависимости выходного сигнала от входного все электронные логические схемы можно условно разбить на:
Схемы первого рода
, т.е.
комбинационные схемы
, выходной сигнал которых зависит только от состояния входных сигналов в каждый момент времени;
Схемы второго рода
или
накапливающие схемы
(схемы
последовательностные
), содержащие накапливающие схемы (
элементы с памятью
), выходной сигнал которых зависит как от входных сигналов, так и от состояния схемы в предыдущие моменты времени.
По количеству входов и выходов схемы бывают: с одним входом и одним выходом, с несколькими входами и одним выходом, с одним входом и несколькими выходами, с несколькими входами и выходами.
По способу осуществления синхронизации схемы бывают с внешней синхронизацией (синхронные автоматы), с внутренней синхронизацией
(асинхронные автоматы являются их частным случаем).
Практически любой компьютер состоит из комбинации схем первого и второго рода разной сложности. Таким образом, основой любого цифрового автомата, обрабатывающего цифровую информацию, являются электронные элементы двух типов: логические
или
комбинационные
и
запоминающие
. Логические элементы выполняют простейшие логические операции над цифровой информацией, а запоминающие служат для ее хранения. Как известно, логическая операция состоит в преобразовании по определенным правилам входной цифровой информации в выходную.
Можно считать, что элементарные логические функции являются логическими операторами упомянутых электронных элементов, т.е. схем. Каждая такая схема обозначается определенным графическим символом. (Они были представлены выше — Элементы И, ИЛИ, НЕ, ИЛИ-НЕ, И-НЕ)
В качестве примера ниже представлена схема электрическая функциональная логического преобразователя (комбинационного автомата), реализующего логическую функцию в элементном базисе из логических элементов И, ИЛИ, НЕ.
Для закрепления предлагаю, самостоятельно синтезировать логическую схему, реализующую следующие логические функции:
Сделать это можно к примеру в Electronic workbench.
Вот для примера первое выполненное задание:
И файл ewb 5.12.
Hint: Для того чтобы включить условные обозначения в соответствии с отечественными ГОСТ-ами в файл настроек EWB.INI нужно добавить строку DIN = ON
На этом первая часть статьи заканчивается. Надеюсь, что она была не слишком утомительной. Все вышеописанное необходимо для понимания принципов работы с сигналами в электрических схемах. В следующей статье будут рассмотрены способы минимизации логических функций, понятие абстрактного автомата и пример синтеза RS-триггера.
