Tổng quát
Học điện tử cơ bản online phần 1 : Để học điện tử cơ bản trước tiên chúng ta cần tìm hiểu về Mạch nguyên lý nó là bản đồ của chúng ta để thiết kế, xây dựng và xử lý sự cố mạch. Hiểu cách đọc và làm theo các sơ đồ là một kỹ năng quan trọng đối với bất kỳ kỹ sư điện tử nào.
Hướng dẫn này sẽ biến bạn thành một người đọc sơ đồ hiểu biết đầy đủ! Chúng ta sẽ xem xét tất cả các ký hiệu sơ đồ cơ bản:
Sau đó, chúng ta sẽ nói về cách các ký hiệu đó được kết nối trên các sơ đồ để tạo ra một mô hình mạch điện. Chúng tôi cũng sẽ điểm qua một số mẹo và thủ thuật cần lưu ý.
Ký hiệu các linh kiện trong mạch (Phần 1)
Bạn đã sẵn sàng cho một loạt các thành phần mạch? Dưới đây là một số ký hiệu giản đồ cơ bản, được tiêu chuẩn hóa cho các thành phần khác nhau.
Điện trở – Học điện tử cơ bản online phần 1
Cơ bản nhất của các thành phần và ký hiệu mạch! Điện trở trên giản đồ thường được biểu diễn bằng một vài đường zig-zag, với hai đầu nối mở rộng ra bên ngoài. Các sơ đồ sử dụng các ký hiệu quốc tế thay vào đó có thể sử dụng một hình chữ nhật đặc biệt, thay vì các hình vuông.
Chiết áp và biến trở – Học điện tử cơ bản online phần 1
Mỗi biến trở và chiết áp thay đổi làm tăng thêm ký hiệu điện trở tiêu chuẩn bằng một mũi tên. Biến trở vẫn là một thiết bị hai đầu, vì vậy mũi tên chỉ được đặt theo đường chéo ở giữa. Chiết áp là một thiết bị ba đầu, vì vậy mũi tên sẽ trở thành thiết bị đầu thứ ba (cái gạt nước).
Tụ điện
Có hai ký hiệu tụ điện thường được sử dụng . Một ký hiệu đại diện cho một tụ điện phân cực (thường là điện phân hoặc tantali), và ký hiệu còn lại là cho các nắp không phân cực.
Ký hiệu với một đường cong cho biết tụ điện bị phân cực. Tấm cong thường đại diện cho cực âm của tụ điện, phải ở điện áp thấp hơn chân cực dương, cực dương. Một dấu cộng cũng nên được thêm vào chân dương của ký hiệu tụ phân cực.
Cuộn cảm
Các cuộn cảm thường được biểu diễn bằng một loạt các va chạm cong hoặc các cuộn dây mắc nối tiếp. Các ký hiệu quốc tế có thể chỉ định nghĩa một cuộn cảm là một hình chữ nhật được điền đầy.
Công tắc
Công tắc tồn tại ở nhiều dạng khác nhau. Công tắc cơ bản nhất, một cực / đơn (SPST),
Các công tắc có nhiều tiếp điểm, như SPDT và SP3T bên dưới, thêm nhiều điểm hạ cánh hơn cho bộ truyền động.
Công tắc có nhiều cực, thường có nhiều công tắc giống nhau với một đường chấm cắt giao với bộ truyền động ở giữa.
Nguồn cấp điện
Cũng như có nhiều tùy chọn để cấp nguồn cho dự án của bạn , có rất nhiều ký hiệu mạch nguồn điện để giúp chỉ định nguồn điện.
Nguồn điện áp DC hoặc AC
Hầu hết thời gian khi làm việc với thiết bị điện tử, bạn sẽ sử dụng các nguồn điện áp không đổi. Chúng ta có thể sử dụng một trong hai ký hiệu này để xác định xem nguồn đang cung cấp dòng điện một chiều (DC) hay xoay chiều (AC):
Pin
Pin , cho dù đó là những viên pin hình trụ, AA kiềm hay polyme lithium-polyme có thể sạc lại được , thường trông giống như một cặp đường thẳng song song, không cân xứng:
Nhiều cặp vạch hơn thường chỉ ra nhiều ô nối tiếp hơn trong pin. Ngoài ra, đường dài hơn thường được sử dụng để đại diện cho đầutích cực, trong khi đường ngắn hơn kết nối với đầu âm.
Các nút điện áp
Đôi khi – đặc biệt là trên các giản đồ thực sự bận rộn – bạn có thể gán các ký hiệu đặc biệt cho điện áp nút. Bạn có thể kết nối thiết bị với các ký hiệu một đầu này và nó sẽ được gắn trực tiếp với 5V, 3.3V, VCC hoặc GND (nối đất). Các nút điện áp dương thường được biểu thị bằng một mũi tên hướng lên, trong khi các nút nối đất thường liên quan đến một đến ba đường phẳng (hoặc đôi khi là một mũi tên hoặc hình tam giác hướng xuống).
Ký hiệu linh kiện trong mạch điện (Phần 2)
Điốt
Điốt cơ bản thường được biểu diễn bằng một hình tam giác ép lên trên một đường thẳng. Điốt cũng được phân cực , vì vậy mỗi đầu của hai thiết bị đầu yêu cầu số nhận dạng phân biệt. Cực dương, cực dương là cực chạy vào cạnh phẳng của tam giác. Cực âm, cực âm kéo dài ra khỏi vạch trong ký hiệu (hãy coi nó như một dấu -).
Có tất cả các loại điốt khác nhau , mỗi loại có một nét đặc biệt trên ký hiệu điốt tiêu chuẩn. Điốt phát quang (đèn LED) làm tăng thêm ký giêuđiốt bằng một vài đường hướng ra xa. Điốt quang , tạo ra năng lượng từ ánh sáng (về cơ bản, là pin mặt trời nhỏ), lật các mũi tên xung quanh và hướng chúng về phía điốt.
Các loại điốt đặc biệt khác, như của Schottky hoặc zators, có các ký hiệu riêng, với các biến thể nhỏ trên phần thanh của ký hiệu.
Linh kiện bán dẫn – Học điện tử cơ bản online phần 1
Các bóng bán dẫn, dù là BJT hay MOSFET, đều có thể tồn tại ở hai cấu hình: pha tạp tích cực hoặc pha tạp âm. Vì vậy, đối với mỗi loại bóng bán dẫn này, có ít nhất hai cách để vẽ nó.
Bóng bán dẫn mối nối lưỡng cực (BJT)
BJT là thiết bị ba đầu ; chúng có một bộ thu (C), bộ phát (E) và một cơ sở (B). Có hai loại BJT – NPN và PNP – và mỗi loại đều có ký hiệu riêng.
Chân thu (C) và chân phát (E) đều thẳng hàng với nhau, nhưng chân phát phải luôn có mũi tên trên đó. Nếu mũi tên hướng vào trong, đó là PNP và nếu mũi tên hướng ra ngoài, đó là NPN. Một cách ghi nhớ để ghi nhớ đó là “NPN: n ot p ointing i n .”
Bóng bán dẫn hiệu ứng trường oxit kim loại (MOSFETs)
Giống như BJT, MOSFET có ba đầu, nhưng lần này chúng được đặt tên là nguồn (S), cống (D) và cổng (G). Và một lần nữa, có hai phiên bản khác nhau của ký hiệu, tùy thuộc vào việc bạn có MOSFET kênh n hay kênh p. Có một số ký hiệu thường được sử dụng cho mỗi loại MOSFET:
Mũi tên ở giữa ký hiệu (được gọi là số lượng lớn) xác định xem MOSFET là kênh n hay kênh p. Nếu mũi tên hướng vào nghĩa là đó là MOSFET kênh n và nếu mũi tên hướng ra thì đó là kênh p. Hãy nhớ rằng: “n là trong” (loại ngược lại với ghi nhớ NPN).
Cổng logic kỹ thuật số
Các hàm logic tiêu chuẩn của chúng tôi – AND, OR, NOT, và XOR – tất cả đều có các ký hiệu giản đồ duy nhất:
Thêm bong bóng vào đầu ra sẽ phủ nhận chức năng, tạo NAND, NOR và XNOR:
Chúng có thể có nhiều hơn hai đầu vào, nhưng hình dạng phải giữ nguyên (tốt, có thể lớn hơn một chút) và vẫn chỉ nên có một đầu ra.
Mạch tích hợp – Học điện tử cơ bản online phần 1
Các mạch tích hợp thực hiện các nhiệm vụ độc đáo và rất nhiều, đến nỗi chúng không thực sự có được một ký hiệu mạch duy nhất. Thông thường, một mạch tích hợp được biểu diễn bằng một hình chữ nhật, với các chân mở rộng ra các cạnh. Mỗi chân phải được gắn nhãn bằng cả số và hàm.
Các ký hiệu sơ đồ cho vi điều khiển ATmega328 (thường thấy trên Arduinos ), IC mã hóa ATSHA204 và MCU ATtiny45. Như bạn có thể thấy, các thành phần này rất khác nhau về kích thước và số lượng pin.
Vì các IC có ký hiệu mạch chung như vậy nên tên, giá trị và nhãn trở nên rất quan trọng. Mỗi IC phải có một giá trị xác định chính xác tên của chip.
Op Amps, Bộ điều chỉnh điện áp – Học điện tử cơ bản online phần 1
Một số mạch tích hợp phổ biến hơn có ký hiệu mạch duy nhất. Bạn sẽ thường thấy các bộ khuếch đại hoạt động được bố trí như dưới đây, với tổng số 5 đầu: một đầu vào không đảo ngược (+), đầu vào đảo ngược (-), đầu ra và hai đầu vào nguồn.
Thông thường, sẽ có hai op amps được tích hợp trong một gói IC chỉ yêu cầu một chân cho nguồn và một cho nối đất, đó là lý do tại sao cái bên phải chỉ có ba chân.
Bộ điều chỉnh điện áp đơn giản thường là các thành phần ba đầu với đầu vào, đầu ra và chân nối đất (hoặc điều chỉnh). Chúng thường có dạng hình chữ nhật với các chốt ở bên trái (đầu vào), bên phải (đầu ra) và phía dưới (đất / điều chỉnh).
Miscellany – Học điện tử cơ bản online phần 1
Tinh thể và Bộ cộng hưởng
Tinh thể hoặc bộ cộng hưởng thường là một phần quan trọng của mạch vi điều khiển. Chúng giúp cung cấp tín hiệu đồng hồ. Các ký hiệu tinh thể thường có hai đầu, trong khi bộ cộng hưởng, thêm hai tụ điện vào tinh thể, thường có ba đầu.
Jack và conector
Cho dù đó là để cung cấp điện hay gửi thông tin, đầu nối là một yêu cầu trên hầu hết các mạch. Các ký hiệu này khác nhau tùy thuộc vào giao diện của trình kết nối, đây là một mẫu:
Động cơ, Máy biến áp, Loa và Rơle
Chúng tôi sẽ gộp chúng lại với nhau, vì chúng (hầu hết) đều sử dụng cuộn dây theo một cách nào đó. Máy biến áp (không phải loại mãn nhãn ) thường bao gồm hai cuộn dây, chụm vào nhau, với một vài đường phân cách chúng:
Rơle thường ghép nối một cuộn dây với một công tắc:
Loa và bộ rung thường có hình thức tương tự như các đối tác ngoài đời thực của chúng:
Và các động cơ thường liên quan đến một chữ “M” bao quanh:
Cầu chì và PTC
Cầu chì và PTC – các thiết bị thường được sử dụng để hạn chế dòng điện xâm nhập lớn – mỗi thiết bị có ký hiệu riêng biệt:
Ký hiệu PTC thực chất là ký hiệu chung cho một điện trở nhiệt , một điện trở phụ thuộc vào nhiệt độ (để ý ký hiệu điện trở quốc tế trong đó?).
Không nghi ngờ gì nữa, có rất nhiều ký hiệu mạch bị bỏ lại trong danh sách này, nhưng những ký hiệu ở trên sẽ giúp bạn biết cách đọc sơ đồ 90%. Nói chung, các ký hiệu phải có một số điểm chung tương đối với các thành phần trong đời thực mà chúng mô hình hóa. Ngoài ký hiệu, mỗi thành phần trên giản đồ phải có một tên và giá trị duy nhất, điều này càng giúp xác định nó.
Tên nhà thiết kế và giá trị – Học điện tử cơ bản online phần 1
Một trong những chìa khóa lớn nhất để trở thành người biết đọc sơ đồ là có thể nhận ra đâu là linh kiện. Các ký hiệu linh kiện kể một nửa câu chuyện, nhưng mỗi ký hiệu nên được ghép nối với cả tên và giá trị để hoàn thành nó.
Tên và Giá trị
Giá trị giúp xác định chính xác thành phần là gì. Đối với các thành phần sơ đồ như điện trở, tụ điện và cuộn cảm, giá trị cho chúng ta biết chúng có bao nhiêu ohms, farads hoặc henry. Đối với các thành phần khác, như mạch tích hợp, giá trị có thể chỉ là tên của chip. Pha lê có thể liệt kê tần số dao động của chúng làm giá trị của chúng. Về cơ bản, giá trị của một thành phần giản đồ gọi ra đặc tính quan trọng nhất của nó .
Tên thành phần thường là sự kết hợp của một hoặc hai chữ cái và một số. Phần chữ cái của tên xác định loại linh kiện – R ‘cho điện trở, C ‘ cho tụ điện, U ‘cho mạch tích hợp, v.v. Mỗi tên thành phần trên một giản đồ phải là duy nhất; Ví dụ, nếu bạn có nhiều điện trở trong một mạch, chúng phải được đặt tên là R 1 , R 2 , R 3 , v.v. Tên thành phần giúp chúng ta tham khảo các điểm cụ thể trong sơ đồ.
Các tiền tố của tên được chuẩn hóa khá tốt. Đối với một số thành phần, như điện trở, tiền tố chỉ là chữ cái đầu tiên của thành phần. Các tiền tố tên khác không theo nghĩa đen; cuộn cảm, chẳng hạn, là L (vì dòng điện đã lấy I [nhưng nó bắt đầu bằng C … điện tử là một nơi ngớ ngẩn]). Dưới đây là bảng nhanh các thành phần phổ biến và tiền tố tên của chúng:
| Định danh tên | Linh kiện |
|---|---|
| R | Điện trở |
| C | Tụ điện |
| L | Cuộn cảm |
| S | Công tắc |
| D | Điốt |
| Q | Linh kiện bán dẫn |
| U | Mạch tích hợp |
| Y | Tinh thể và Dao động |
Mặc dù tên đã được “chuẩn hóa” cho các ký hiệu linh kiện, nhưng chúng không được tuân theo 1 cách phổ biến. Bạn có thể thấy các mạch tích hợp bắt đầu bằng IC thay vì U , ví dụ, hoặc tinh thể dán nhãn là XTAL ‘s thay vì Y ‘ s. Sử dụng phán đoán tốt nhất của bạn để chẩn đoán phần nào là phần nào. Ký hiệu thường phải truyền đạt đủ thông tin.
Đọc sơ đồ – Học điện tử cơ bản online phần 1
Hiểu được những thành phần nào trên một giản đồ là hơn một nửa cuộc chiến hướng tới việc hiểu nó. Bây giờ tất cả những gì còn lại là xác định cách tất cả các Ký hiệu được kết nối với nhau.
Nets, Nodes và Labels
Lưới sơ đồ cho bạn biết cách các thành phần được kết nối với nhau trong mạch. Nets được biểu diễn dưới dạng đường giữa các thiết bị. Đôi khi (nhưng không phải luôn luôn) chúng là một màu duy nhất, giống như các đường màu xanh lá cây trong giản đồ này:
Các nút giao
Dây có thể kết nối hai thiết bị với nhau hoặc chúng có thể kết nối hàng chục. Khi một sợi dây chia thành hai hướng, nó sẽ tạo ra một đường giao nhau . Chúng tôi biểu diễn các điểm nối trên giản đồ với các nút , các chấm nhỏ được đặt tại giao điểm của các dây.
Các nút cung cấp cho chúng ta một cách để nói rằng “dây qua đường giao nhau này được kết nối”. Sự vắng mặt của một nút tại một điểm giao nhau có nghĩa là hai dây riêng biệt chỉ đi ngang qua, không tạo thành bất kỳ loại kết nối nào. (Khi thiết kế sơ đồ, thông thường bạn nên tránh những phần chồng chéo không kết nối này ở bất cứ đâu có thể, nhưng đôi khi nó không thể tránh khỏi).
Tên mạng
Đôi khi, để làm cho sơ đồ dễ đọc hơn, chúng tôi sẽ đặt tên cho một mạng và gắn nhãn cho nó, thay vì định tuyến một dây trên toàn bộ sơ đồ. Các bộ có cùng tên được cho là được kết nối với nhau, mặc dù không có dây kết nối chúng. Tên có thể được viết trực tiếp trên đầu trang của mạng, hoặc chúng có thể là “thẻ”, treo trên dây.
Mỗi mạng có cùng tên được kết nối, như trong sơ đồ này cho Bảng đột phá FT231X . Tên và nhãn giúp các sơ đồ không quá hỗn loạn (hãy tưởng tượng nếu tất cả các lưới đó thực sự được kết nối bằng dây).
Nets thường được đặt một cái tên nói rõ mục đích của tín hiệu trên dây đó. Ví dụ: lưới nguồn có thể được gắn nhãn “VCC” hoặc “5V”, trong khi lưới giao tiếp nối tiếp có thể được gắn nhãn “RX” hoặc “TX”.
Mẹo đọc mạch nguyên lý – Học điện tử cơ bản online phần 1
Xác định các khối
Các sơ đồ thực sự mở rộng nên được chia thành các khối chức năng. Có thể có một phần dành cho đầu vào nguồn và điều chỉnh điện áp, hoặc một phần vi điều khiển hoặc một phần dành cho các đầu nối. Hãy thử nhận biết đó là phần nào và theo dõi dòng mạch từ đầu vào đến đầu ra. Các nhà thiết kế giản đồ thực sự giỏi thậm chí có thể sắp xếp mạch điện như một cuốn sách, đầu vào ở bên trái, đầu ra ở bên phải.
Nếu ngăn kéo của một giản đồ thực sự đẹp (như kỹ sư đã thiết kế giản đồ này cho RedBoard ), họ có thể tách các phần của một giản đồ thành các khối logic, có nhãn.
Nhận biết các nút điện áp
Các nút điện áp là các thành phần sơ đồ một đầu cuối, chúng ta có thể kết nối các đầu cuối thành phần để gán chúng cho một mức điện áp cụ thể. Đây là một ứng dụng đặc biệt của tên mạng, có nghĩa là tất cả các thiết bị đầu cuối kết nối với một nút điện áp có tên tương tự được kết nối với nhau.
Các nút điện áp được đặt tên tương tự – như GND, 5V và 3.3V – tất cả đều được kết nối với các đối tác của chúng, ngay cả khi không có dây giữa chúng.
Nút điện áp mặt đất đặc biệt hữu ích, vì rất nhiều thành phần cần kết nối với đất.
Biểu dữ liệu thành phần tham chiếu
Nếu có điều gì đó trên giản đồ không có ý nghĩa, hãy thử tìm biểu dữ liệu cho thành phần quan trọng nhất. Thông thường, thành phần thực hiện nhiều công việc nhất trên mạch là mạch tích hợp, giống như vi điều khiển hoặc cảm biến. Đây thường là thành phần lớn nhất, nằm ở trung tâm của giản đồ.