第十四節 電路細節分析與相關元器件學習續一

重申個問題,寫這個系列處於練手期(新手村),也沒有編輯、審核人,錯別字、標點符號、語句不通順甚至對有些技術細節的理解不一定正確,只是盡我所學,不糊弄。知乎是高學歷、知名學府集中地,同學或朋友們發現任何問題或者有什麼建議請在評論區提出,只要時間允許,我會在第一時間修正,致謝!

14.1 繼續聊能源區

上一節我們說到了運放的一部分U5.1(1、2、3腳組成的比較器),這個比較器的作用是什麼?還是從整體到局部,

再畫一個邏輯框架圖

B區這個電源有兩個輸入,兩個輸出:

輸入:

VIN :DC插座來的直流電。

USBVCC:是通過USB線從電腦獲取來的5V直流電。

輸出:

+5V:為A、C兩個核心區域供電

+3.3V:輸出為外部的模塊供電(備用)

一個輸入供電就好了,為什麼要兩個?

USBVCC是為了當寫程序時方便,不需要再連接外部DC供電,直接通過電腦供電和傳輸數據。USBVCC目前電腦可以達到1A的供電電流,大部分只有500mA。當拔掉USB線時就用VIN供電。

這樣可以通過兩種方式供電。

U5.1 就是起到一個控制電源切換控制的作用。來區分是VIN供電還是USBVCC供電產生3.3V。

當VIN輸入大於6.6V(分壓後3.3V),U5.1 1腳輸出高電平,T1這個mosfet關斷,只依靠,VIN產生的5V供電(具體怎麼產生下面講解)

當VIn沒有或者小於6.6V時,U5.1 1腳輸出低電平,T1打開,USBVCC可以供電給後端。

第一節就說過,電也是從電壓高的地方流向電壓低的地方。

T1 這個場效應管的兩端可以判斷下,當沒有VIN時,電流的方向是從USBVCC 到+5V(這個時候+5V是沒有的)。

當有VIN時,VIN經過降壓晶元X1降為+5V,因為T1管斷,USBVCC只能通過T1保護的二極體流向+5V端,但是二極體是有一定的降壓作用的,所以USBVCC<+5V.

這個時候+3V3 是通過+5V產生的。


看到這裡肯定有同學暈菜,講幾個常識:

USB的供電無論輸入或者輸出都是標準的5V。所以USBVCC=5V。

二極體正極加上正電壓,負極都要下降一點,一般說硅二極體下降0.7V,鍺二極體下降0.3V。

Mosfet(場效應管)一般就是僅起開關的作用。它比較脆弱,在它的D、S極之間會加上一個保護二極體。

當你對這個電路不理解時,上幾節介紹的proteus就可以派上用場了,可以直接模擬下看看。

這一節難度稍微深了點,但是我們能夠學會幾種電路,運放組成的比較器、電壓跟隨器,Mosfet開關,LDO降壓。

比較器控制Mosfet開關,切換VIN或者USBVCC的供電(為U1提供電源)

電壓跟隨器,黃色LED Yellow 跟隨SCK的信號變化。

兩個LDO降壓,一個產生+5V,一個產生+3.3V。

假設對這個電路還是不能很好的理解,就記住兩個輸入VIN USBVCC能夠自動切換,最終輸出一個+5V,一個3.3V給其他電路供電。

14.2 本體(黑盒、任務、事項、工作)、輸入、輸出

在總目錄曾經說過,這個專欄能夠助推小白到項目經理,老祖宗們傳下來的很多文章,都是跳躍式的:道可道、非常道;得道多助失道寡助;己所不欲勿施於人。

都是直接說結論的,但是為什麼這樣說,他的依據是什麼,從哪裡得來的這個經驗,說的非常少。因為我們在這個環境中長大,並且家長制的傳統,經常我們所接收的教育就是,聽我的沒錯,就這麼干、不要問為什麼...

糟老頭壞得很,我信你個鬼!其中一部分糟老頭的確是很腹黑的,知道了也不給你講明白、透徹,都說明白了,顯得自己多低級; 這種還好的,有一種就是純粹壞了,為了利益不擇手段,故意引導你入坑、販賣焦慮、以次充好、過時垃圾屠龍術...

但是前面也說過,任何事不是絕對的,大部分情況是:有的前輩是自身水平高,但是教學水平一般,有些父輩是懶得教細節,直接給你忠告,依照自身經驗直接給答案,想的是避免你吃大虧,但是年輕人沒有實踐和經歷,很多東西理解不了。

涉及到技術層面,這樣的做法就有問題了,就像已經工作的朋友,你考慮下有沒有以下的行為和結果:

1、碰到一個問題,擔心出錯,然後就求助於領導。

2、認為做出來的東西就是對的,但是演示就出錯(請領導、客戶過來看,需要體現自己技術的時候)。

3、程序員經常的一句話,我試著沒問題啊! 怎麼到了你手裡就出錯?

4、感覺一項工作無從著手。

那麼重點來了,有幾個錯誤的認知和不正確的指導導致了以上問題:

1、前輩、導師沒有給你灌輸做技術的正確思維模式。(改變方式是,大膽假設、小心求證、實事求是)

2、不從整體考慮,以偏概全、管中窺豹。(思維都有局限性,謹慎、小心的面對問題,國外的一個諺語很形象,東西沒壞之前你不要去修他)

3、想當然認為自身技能樹已經點滿,沒有解決不了的問題。(世界上我們能夠掌握的知識能到1%,你就是天才,太多的細節是我們不知道的,只有多次嘗試、千百次的實驗,你才能真正確認大概率的做對事)

4、死記硬背的學習教育方式,導致思維僵化,不知道靈活變通。(碰到任何問題,自己要先想腹案,想幾種解決方式,哪怕是錯的,彙報時也能展現你的靈活度和學習能力,對你自身的技能提升和待遇提升都直接相關,不要有一點問題就去問,這樣你即使學會了也是學的一點,自行理解查詢的至少學到一個面,甚至全方位理解提升)

這樣作為本體的你這個人,輸入就有問題,所以輸出必定走偏。

所以有句話叫做:沒有壞學生,只有壞老師,說的有點極端,但一定程度上怕是對的。

你的輸入正確,輸出正確的可能性才大。作為項目經理有一項經常的工作就是檢查輸入輸出文件是否正確、是否完成。假設你作為項目經理很簡單的可以看出一位負責的工程師是否做到位。就看他輸出的文件是什麼,問問他的依據(前導部門工程師、責任人的輸出)是什麼。如果沒有輸入文件,就做出東西來了,必定是不靠譜的。(此處待添加輸入輸出圖示說明

關於怎樣做一個合格的項目管理人員,很多細節會穿插講點。

14.3 輸入輸出無處不在

為什麼反覆在講這個,同學們想像一個問題,你不斷地看書是輸入,但是請問你的輸出是什麼?上學階段,輸入遠遠大於輸出,很多人工作後,輸出遠遠大於輸入。

真正把自己拔高到一定位置的朋友,輸入輸出都非常多。有一部分同學喜歡給其他人講解題,工作中結合實際不斷鑽研理論的人極容易出類拔萃。並且這兩種方式都是效率很高的方式。

技術不是唯一的,綜合素質是工作後差異化表現的根源。

我們回到電路解析的問題,輸入輸出是無處不在,這是自然界最基本的表現形式。電源部分的輸入、輸出先看明白。輸入的電壓、電流範圍、幾種輸出,輸出的電壓、電流(功率)是什麼,理清楚了,基本上應用就可以,細節可以暫時放過,你照樣可以先把整體電路搭建起來。

例如:我需要5V的一個電壓,但是我不會設計電源電路。

那麼簡單、直接、有效的方式來個模塊就可以。

電路中的每個節點都是輸入輸出,在前面我們講過基爾霍夫電流定律(KCL),流進節點的電流之和等流出節點的電流之和,這個節點就是本體,流入流出就是輸入輸出。

電路中的每個元件(模塊、整體)至少有一個輸入、一個輸出。

大學期間為了鍛煉同學們的能力,會給出複雜的網路計算,真正的博士們也需要有這種水準;但是實際我們在應用中,可能比這個要簡單很多,對一個節點我們就判斷它的電壓正不正常、波形正不正常、流過得電流正不正常就能夠解決大部分問題。

到了電路設計,開始我們參考前輩工程師的驗證過的電路,假設我們自己設計如何開始?

  • 明確原因,為什麼我們要去實現這個目標。(說的玄乎點,要明白因果)
  • 明確目標,你想實現的功能是什麼?
  • 明確條件,你需要那些東西才能把它進行下去。

條件:參考資料、原材料(電路元件)、成本(多少錢)、工具、其他資源。

然後請記住如下原則:

先解決有無問題,再解決細節問題。

上面這句話很重要,人生處處皆需如此。

回溯下面圖片,我們舉例說明此問題:

為什麼學習這麼個電路?(原因)

很多人做一件事情,做著做著,就忘記了初衷,原本是為了什麼去做這件事,就是為了做事而做事,做的過程中會離題十萬八千里(很像我寫文章的風格:),不忘初心,方得始終!

扯遠了,回頭繼續,我們的學習這個電路的原因是真的想電子入門,把直流變直流(DCDC)這個概念了解清楚,為了後續升職加薪,吹牛有草稿。

我們的目標是:需要輸出兩個電壓+5V&+3.3V。

條件:

  1. 參考資料:書中學過的電路、網上搜集的電路、數據表(datasheet)、公司前輩的電路、其他行業標準資料。
  2. 經過查詢以上資料,我們知道可以用單個元件的組合(分立件)、集成電路(IC)實現它。分立元件因為不可靠性,所以已經不能作為第一優選了,除非是沒有資源,對我們國家這個世界工廠來說,IC是第一首選。
  3. 成本,大部分時候我們不能用造火箭一樣的成本控制方式,當然是能省則省,對家用型產品建議採用中檔價格的物料(太次的已經不符合時代了,大家對商品越來越要求精緻),但是這個不絕對,如果有市場需求,質量要求不高,夠用就行(例如很多種玩具)那麼低價位就是優選。一切以客戶需求為準。
  4. 工具: 軟硬體工具、設備。

初學階段就是不計成本,實現功能為準,工具夠用就行,不要追求太多高大上的東西,參考資料說實話網路上什麼都有,不過魚龍混雜,這個需要自行趟雷、踩坑,學習的過程曲折不是壞事,相反是一件好事,你碰到的地雷越多,你的技術就會越精進。但是注意也要懂得放棄一些。

基本原則:

學習過程中,個人是周原則,一周內我還沒有把一個問題想明白,那麼放棄這個方案,我想說這個知識是魔鬼,是毒品,對不起我不陪你玩了,我要睡覺。

技術攻關幾個月到一兩年!

部分博士、科學大家的原則是5年、10年、還是終其一生?

大部分同學的做法是,3秒放棄:)

每個人的資源、條件不一樣,所以這個選擇自己定,但是3秒這幾位同學,努努力,起碼到一天你再放棄。技術層面你會超過90%的人。

到了這裡我再不切入正題,估計要被打了:

DCDC 晶元選型(僅個人步驟,不一定是最優選擇,初學者可以參考)

1、到立創商城選擇元件,有庫存的,然後依照價格排個序。

立創商城官網_電子元器件採購網_自營現貨電子元器件網上商城_立創電子商城【嘉立創】

2、從裡面查看幾種元件,下載datasheet看看,然後到官網尋找其選型表,以我們所學的LP2958為例.

3、到官網查找同類的選型表(不同廠家步驟不一樣,一般都有搜索,或者直接點菜單可以看到)

ti.com.cn/

先搜索,點擊LP2958

到上一層目錄選型

像TI 凌特 ADI 等等大的電子元器件廠商,數據、資料特別多,明確的講就是把我們養懶,然後我們從他這裡進貨,國內的廠家這方面做的還不是很好(這兩年進步很多),我們可以看ti的然後找國內的替代產品:) 學習愛國兩不誤。支持民族產品,最終受益的就是我們自己,都把錢花到國外去,實際上是養起來國外的公司,大部分人的工資他們是不會給你發的。這其實也是一種輸入輸出,不種因何來果。

到產品列表選擇

到了這裡就看個人功力了,看得多、實踐多自然能夠選出合適的來

到了這裡,很多人又陷入一個誤區,就是快找到自己需要的元件,但是我們的專欄來回強調是什麼:整體、整體、全局、全局,而不是總是看細節。

那麼我們就這個表說一下,什麼是全局觀,什麼是局部觀。

如果你只盯著LP2985 幾個元件去了,那麼就陷入了局部觀,只看很少的細節。

看菜單、看目錄、看結構、看分類,這是全局觀。

也是鍛煉搜索能力的簡潔方法(搜索能力將是體現競爭力的一個重要方面,未來網路資料越來越多,誰能快速、準確找到參考資料也是一種超高的技能)

看這個菜單,到裡面瀏覽下

看結構、看框架、看目錄

總結下:

我們這一節主要學習了一個黑盒概念,輸入輸出很關鍵,開始了解了一個這個電路圖中的基本輸入輸出,以及怎樣查找資料,包括選型。

下一節繼續分析電源部分,一個DCDC可能我們需要很多節課去講,但這樣又可能會陷入細節,我會用再用三節把電源部分分析清晰。然後轉至A區和C區講解。在後續再逐步深化細節處理。


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