Юноше, обдумывающему электронику. Ключи к материалу для самостоятельного изучения

в 7:06, , рубрики: zettelkasten, литература, переводы, Производство и разработка электроники, Профессиональная литература, схемотехника, учебники, Учебный процесс в IT, электроника, Электроника для начинающих

Перевод учебника «Искусство схемотехники» пополнился Частью 3, в которой разбираются полевые транзисторы. Книга приобрела целостный, хотя всё ещё не окончательный, вид. На данный момент отсутствуют три части — 11 («Программируемая логика»), 14 («Компьютеры, контроллеры и шины данных»), 15 («Микроконтроллеры») — и таблицы. Таблицы отложены до завершения перевода (там почти одни цифры, с которыми можно ознакомиться и в оригинале), а остающиеся темы при всём уважении к авторам лучше изучать по другим источникам. В анонсе перевода среди жалоб на несовершенство мира была высказана мысль о необходимости грамотного руководства освоением нового материала. Здесь предлагается метод изучения, рационализирующий данный процесс и некоторые соображения о повышении КПД знаний, относящиеся к системе Цеттелкастен.

Итак, к основному материалу книги добавилась Часть 3 («Полевые транзисторы»), рассказывающая о линейных усилителях, повторителях и ключах на полевых приборах с p-n переходом и с изолированным затвором. Но, если вы новичок, обдумывающий электронику, а равно и не обдумывающий, но соприкасающийся с ней по работе, начинать знакомство с данной темой следует с другого конца и по специфической схеме. Но обо всём по порядку.

«Искусство схемотехники» — учебник по практическому построению электронных схем, выросший из односеместрового лабораторного курса по электронике Гарвардского университета. Он достаточно полон, подробен и самодостаточен (*) для самостоятельного изучения, причём не требует от ученика специальной подготовки. Всем известно, что «королевских путей» к знанию не существует, но одна уловка всё же есть. Это принцип Паретто, гласящий, что 20% людей выпивает 80% пива. Иначе говоря, 20% знаний и навыков закроют 80% типовых задач. Осталось найти эти 20%. Как раз здесь совершенно случайно из ближайших кустов выхожу я во всём белом. Ниже предлагается путеводный ключ, лучше всего, на мой взгляд, подходящий для изучения учебника неспециалистом. Замечу, что для специалиста книга тоже подойдёт — диапазон у неё совершенно удивительный, просто специалист знает, чего хочет, и ключ ему не нужен.

Электроника, как всем известно, — это «наука о контактах». Предлагается обобщить данное определение до уровня «науки о межсоединениях», в число которых входят как сами контакты, так и линии связи, входы-выходы компонентов и шины питания. При таком рассмотрении и в условиях тотальной электротехнической безграмотности страждущих, важнейшей из частей учебника становится Часть 12 («Сопряжение логических сигналов»). В ней в простой для понимания и использования форме классифицированы виды источников (транзисторы, операционные усилители, схемы цифровой логики, мощные интегральные драйверы и внешние линии) и приёмников (нагрузки постоянного и переменного тока, сильно- слаботочные и вообще всякие плюс те же внешние линии). Сопряжение входов и выходов в общем случае является хотя и не тривиальной, но хорошо изученной областью, а предлагаемые в книге способы закроют большую часть типовых потребностей. Описываемые авторами методы будут в высшей степени полезны программистам, соприкасающимся с аппаратурой, шинами передачи данных и портами ввода-вывода. Часть 12 ориентирована в первую очередь на сопряжение цифровых систем с датчиками и исполнительными устройствами и даёт общее представление о путях распространения сигналов, защите от статики, методах умощнения сигналов управления и преодоления изоляционных барьеров. Вы удивитесь, сколь проста (но только в первом приближении) эта сторона электроники, и сколь сильно она расширяет понимание принципов взаимодействия с электронными устройствами.

После освоения способов передачи сигналов стоит изучить Часть 13 («Аналого-цифровые преобразования»). Здесь даются базовые сведения об АЦП и ЦАПах, форматах их данных, ошибках, входных и выходных характеристиках. Эта часть книги позволит понимать процесс перевода аналогового сигнала в цифру на более глубоком уровне и полнее воспринимать аналого-цифровой тракт в целом. В этой же Части 13 есть описание методов синтеза частот, которые дополняют создание аналоговых сигналов с помощью ЦАПов.

Материал Части 12 и 13 закрывает порядка 60% вопросов взаимодействия вычислительных систем с внешним миром. Следующим шагом будет Часть 4 («Операционные усилители»). Здесь даются базовые сведения об этом главном строительном элементе аналоговых схем. Углублённое изучение ОУ продолжается в Части 5 («Точные схемы»). В Части 5 подробно разбираются источники ошибок и методы их компенсации. Её будет полезно пробежать в ознакомительных целях, потому что здесь описываются возможные варианты операционных усилителей, и такие сведения будут полезны просто для расширения кругозора.

Теперь у вас есть 80%. На этом, наверно, стоит остановиться, а книгу перевести из статуса «учебник» в статус «справочное пособие». Остальные темы, как-то: Часть 6 («Фильтры»), Часть 7 («Генераторы и таймеры»), Часть 8 («Проектирование малошумящей аппаратуры»), Часть 9 («Регуляторы напряжения и преобразователи мощности») и Часть 10 («Цифровая логика»), следует изучать, если есть конкретная задача или желание ознакомиться с вопросом.

Пара слов об основах — Части 1 («Основы»), Части 2 («Биполярные транзисторы») и Части 3 («Полевые транзисторы»). Не надо в них лезть ! Несколько парадоксальная рекомендация, ведь обычно изучение электроники начинается именно с этих трёх тем. Дело в том, что чем проще инструмент, тем больше умения требуется, чтобы с ним работать. Современная электроника нечасто требует перехода на уровень отдельных транзисторов. Знакомства с ОУ (Часть 4) и с параметрами внешних выводов ИМС (Часть 12) достаточно для подавляющего большинства задач. Всё остальное будет проникать в голову или вызывать специальный интерес по мере продвижения вперёд. Вся книга пронизана перекрёстными ссылками на сопутствующий, пояснительный или аналогичный материал из других частей. По ним надо ходить и пытаться разобраться, но фанатизм в этом направлении будет скорее вредить.

Надеюсь, этот скромный набор рекомендаций вам поможет.

Теперь пара слов об упоминавшейся на Хабре системе организации персональных знаний Цеттелкастен. Позволю высказать собственное мнение о предмете, которое возникло в момент редактирования перевода. В Части 3 (рис. 3.114 на стр. 212) приводится красивая схема расширения входного диапазона напряжений линейного стабилизатора. Она не вчера придумана, лично мне знакома более 10 лет, но, только проводя последнюю сверку с оригиналом, я понял, что речь идёт об обычном каскоде. Т.е. я перевёл Часть 9, где она встречалась, Часть 3, отредактировал, отформатировал в html, чтобы на самом последнем этапе перед публикацией понять довольно очевидную с самого начала вещь.

Это я к чему? Сама книга живёт со мной уже более 3 лет (а, может, я с ней живу?). Каждый раз, когда приходит время выкладывать на сайт новую часть, необходимо пробежать по тексту (поиском, конечно) и актуализировать спящие ссылки. И каждый раз глаз цепляется за какие-то новые детали и подробности, вылезают ошибки, шероховатости или такие вот озарения. Мне кажется, что основная задача Цеттелкастен — перебирать пачку случайно (или не случайно) выбранных карточек, чтобы освежить «заснувшие» данные в собственной голове или обнаружить вдруг новые связи. Если это так, то современные модные и молодёжные средства работы с заметками (программы, органайзеры, электронные таблицы) – вещь, не имеющая никаких преимуществ перед картоном, если не вовсе вредная. Оптимизация процесса здесь только мешает результату. Общение с базой знаний должно быть простым, но не должно быть быстрым, а, главное, не должно быть автоматизированным. Оно должно давать голове и глазам шанс зацепиться за какую-нибудь фразу или мысль. То есть, гораздо продуктивнее просто взять в руку карточки, давно не видевшие свет, и потасовать их, вчитываясь и, возможно, прогуливаясь по ссылкам на смежный материал. Цеттелкастен — искусство перечитывать то, что уже прочитано когда-то. Перечитывать, чтобы ещё аккуратнее вставить кусочек мозаики на прежнее или, возможно, иное место общей картины. Поэтому, читая «Искусство схемотехники», обязательно ходите по ссылкам и пытайтесь понять, что они вам говорят. Вот вам мой Цеттелкастен, всем, даром, и пусть никто не уйдёт обиженным.

(*)
«Пояснительные выражения объясняют темные мысли», поэтому везде, где мне случается зависнуть над фразой, схемой или формулой, я вставляю собственные комментарии. Исхожу при этом из того, что сам я тему знаю достаточно хорошо, и, если даже я затыкаюсь, то новичку точно требуются чуть более развёрнутые объяснения. Мои комментарии идут на вкусном абрикосовом фоне (и только на нём). ####### Ну, вы поняли ########.

Моя предыдущая публикация на Хабре об этой книге.

И собственно учебник, а то вдруг кто не знает.

Автор: Теофил Мирзоев

Источник


* - обязательные к заполнению поля


https://ajax.googleapis.com/ajax/libs/jquery/3.4.1/jquery.min.js