Sơ đồ được vẽ trước CAD như thế nào?

Tôi đang xem sơ đồ của một bộ nguồn HP cũ mà tôi đã mua. Nó có thể được tìm thấy ở đây , khoảng trang 60-61.

Sơ đồ này đã được vẽ từ lâu trước khi CAD là một công cụ được sử dụng bởi các kỹ sư. Mọi thứ vẫn được vẽ bằng tay. Tôi đã tự hỏi làm thế nào vẽ sơ đồ lớn đã diễn ra. Ngày nay, chúng ta đã quen với các công cụ EDA ưa thích của mình sẽ có rất nhiều tính năng hay để tạo sơ đồ tốt. Ngoài ra, sơ đồ cho tài liệu đôi khi được vẽ trong các chương trình đồ họa vector như Inkscape hoặc Illustrator, vì chúng có thể cho kết quả gọn gàng hơn.

Trong các gói CAD của chúng tôi, chúng tôi có chú thích tự động tốt, nó tạo cho chúng tôi một BoM đẹp nếu chúng tôi thiết lập đúng và thường chúng thậm chí cho phép chúng tôi trích xuất danh sách mạng SPICE để mô phỏng và cả đống thông tin khác về thiết kế và quy tắc điện. Nếu chúng tôi phát hiện ra rằng việc di chuyển thành phần này ở đây làm cho sơ đồ của chúng tôi rõ ràng hơn, chúng tôi chỉ cần kéo và thả - không cần phải vẽ lại toàn bộ!

Các sơ đồ cũ tôi thấy luôn có các biểu tượng nhất quán đẹp - không phải là những gì bạn mong đợi từ các sơ đồ vẽ tay. Có phải họ đã sử dụng giấy nến để luôn có chính xác cùng một biểu tượng bóng bán dẫn, điện trở, tụ điện, v.v. Hay những biểu tượng được xác định theo kích thước của chúng và chỉ được vẽ và đo lại mỗi lần nữa? Họ có thể có những mẩu giấy nhỏ với mỗi biểu tượng được vẽ trên đó không, và sau đó chỉ cần di chuyển những người xung quanh để tạo sơ đồ mà không phải bắt đầu lại từ đầu (Tôi đang nghĩ về những tờ giấy để bàn IKEA cũ mà bạn có ít cắt bỏ bàn làm việc của họ và bạn có thể đặt chúng ra để thử bố trí trong văn phòng của bạn)?

Tôi biết đây là một phần của câu hỏi mở, nhưng tôi tò mò không biết mọi thứ trước khi chúng ta có OrCAD, Virtuoso, KiCAD và Altium.

Tôi đã được đào tạo tại Tektronix để trở thành một người vẽ phác thảo điện tử. Họ đã có các lớp học cho nó. Nó khá giống với soạn thảo để xây dựng. Bạn đã có bút chì thông thường, gọt bút, tẩy và giấy chuyên dụng, bàn nghiêng, hình chữ T, hình tam giác, v.v ... Các công cụ cơ bản tương tự của thương mại cho bất kỳ người vẽ phác thảo nào. Có một số công cụ bổ sung được thêm vào, chẳng hạn như một số bút chì đẹp cho các linh kiện điện tử và các vật phẩm hình ảnh mô tả (như ống dao động - xem ở đây để biết một số ý tưởng về chúng.) Nhưng đó là về nó.

Sự khác biệt là họ tìm kiếm những người có hiểu biết bẩm sinh về điện tử và "hiểu" ý tưởng về dòng điện tử từ dưới lên trên trang và luồng tín hiệu từ trái sang phải. Và ai sau đó có thể lấy bất kỳ sơ đồ ngẫu nhiên nào họ nhìn thấy, xé nó hoàn toàn xuống đất và vẽ lại từ đầu để nó tuân theo các quy tắc này cũng như khiến nó truyền đạt các khái niệm nhanh chóng cho các kỹ sư điện tử khác. Điều này cũng có nghĩa là có thể nhận ra các phần phổ biến cho nhiều sơ đồ (như gương hiện tại và tham chiếu điện áp, giai đoạn khuếch đại analog, v.v.)

Tôi đã dành nhiều năm khi lớn lên, cố gắng hiểu các mạch tôi thấy trên các tạp chí Điện tử và Điện tử Phổ biến. Để làm điều đó, tôi đã cần phải phá bỏ tất cả các bố trí mạch vì chúng được in cho những người muốn nối chúng mà không hiểu chúng. Vì vậy, họ bao gồm tất cả các chi tiết dây điện xe buýt. Không ai trong số đó thực sự giúp ích nhiều cho việc hiểu cách thức hoạt động của một mạch điện. Vì vậy, điều này đã giúp tôi trong vai trò soạn thảo điện tử.

Làm thế nào mà mọi người tính được sin và cos hoặc logarit hoặc thậm chí nhân số lớn trước khi có máy tính? Họ đã sử dụng những cuốn sách có bảng bên trong, cùng với việc đào tạo để sử dụng những bảng đó đúng cách. Hoặc họ đã sử dụng quy tắc trượt.

Cuộc sống được thực hiện. Các công cụ thay đổi. Nhưng cuộc sống vẫn được thực hiện.

---

Tôi nghĩ rằng tôi sẽ thêm một bản tóm tắt ngắn về một số nguyên tắc hướng dẫn để cải thiện sự hiểu biết về mạch điện.

Một trong những cách tốt hơn để thử và hiểu một mạch mà thoạt đầu có vẻ khó hiểu là vẽ lại nó. Có một số quy tắc bạn có thể tuân theo sẽ giúp bắt kịp quá trình học tập đó. Nhưng cũng có một số kỹ năng cá nhân được thêm vào dần dần phát triển theo thời gian.

Như đã đề cập ở phần đầu, tôi lần đầu tiên học các quy tắc này vào năm 1980, tham gia lớp học Tektronix chỉ dành cho nhân viên của mình. Lớp học này nhằm dạy soạn thảo điện tử cho những người không phải là kỹ sư điện tử, nhưng thay vào đó sẽ được đào tạo đầy đủ để giúp phác thảo sơ đồ cho sách hướng dẫn của họ.

Điều tuyệt vời về các quy tắc là bạn không cần phải là một chuyên gia để tuân theo chúng. Và rằng nếu bạn theo dõi họ, thậm chí gần như mù quáng, rằng sơ đồ kết quả thực sự dễ dàng hơn để tìm ra.

Các quy tắc là:

• Sắp xếp sơ đồ sao cho dòng điện thông thường dường như chảy từ đỉnh xuống phía dưới của sơ đồ. Tôi thích tưởng tượng đây là một loại rèm (nếu bạn thích một khái niệm tĩnh hơn) hoặc thác nước (nếu bạn thích một khái niệm năng động hơn) về các điện tích di chuyển từ mép trên xuống cạnh dưới. Đây là một loại dòng năng lượng không tự mình thực hiện bất kỳ công việc hữu ích nào, nhưng cung cấp môi trường cho công việc hữu ích để hoàn thành.
• Sắp xếp sơ đồ sao cho các tín hiệu của dòng lãi từ bên trái của sơ đồ sang bên phải. Đầu vào thường sẽ ở bên trái, đầu ra thường sẽ ở bên phải.
• Đừng "xe buýt" điện xung quanh. Nói tóm lại, nếu một dây dẫn của một bộ phận đi xuống đất hoặc một số đường ray điện áp khác, không sử dụng dây để kết nối nó với các dây dẫn thành phần khác cũng đi đến cùng đường ray / mặt đất. Thay vào đó, chỉ cần hiển thị một tên nút như "Vcc" và dừng lại. Sức mạnh bận rộn xung quanh trên một sơ đồ gần như được đảm bảo để làm cho sơ đồ ít dễ hiểu hơn, không nhiều hơn. (Có những lúc các chuyên gia cần truyền đạt một cái gì đó độc đáo về xe buýt đường sắt điện áp cho các chuyên gia khác. Vì vậy, đôi khi có những trường hợp ngoại lệ cho quy tắc này. "bởi các chuyên gia, đến các chuyên gia" vẫn thất bại ở đây. Vì vậy, đừng làm điều đó.) Cái này cần một chút thời gian để nắm bắt đầy đủ. Có một xu hướng mạnh mẽ là muốn hiển thị tất cả các dây có liên quan đến việc hàn lên một mạch. Chống lại xu hướng đó. Ý tưởng ở đây là dây cần thiết đểlàm cho một mạch có thể được phân tâm. Và trong khi chúng có thể cần thiết để làm cho mạch hoạt động, chúng KHÔNG giúp bạn hiểu mạch. Trong thực tế, họ làm điều ngược lại chính xác. Vì vậy, loại bỏ các dây như vậy và chỉ hiển thị các kết nối với đường ray và dừng lại.
• Cố gắng tổ chức các sơ đồ xung quanh sự gắn kết . Hầu như luôn luôn có thể "trêu chọc" một sơ đồ để có các nút của các thành phần được kết nối chặt chẽ, từng nút với nhau, sau đó chỉ cách nhau một vài dây dẫn đến các nút khác . Nếu bạn có thể tìm thấy chúng, hãy nhấn mạnh chúng bằng cách cách ly các nút thắtvà tập trung vào việc vẽ mỗi người theo một cách có ý nghĩa, đầu tiên. Thậm chí đừng nghĩ về toàn bộ sơ đồ. Chỉ cần tập trung vào việc mỗi phần gắn kết "nhìn đúng" của chính nó. Sau đó thêm vào hệ thống dây dự phòng hoặc một vài thành phần ngăn cách các "phân chia tự nhiên" này trong sơ đồ. Điều này thường sẽ có xu hướng gần như kỳ diệu tìm thấy các chức năng riêng biệt dễ hiểu hơn, sau đó "giao tiếp" với nhau thông qua các kết nối tương đối dễ hiểu hơn giữa chúng.

---

Đây là một ví dụ về giai đoạn khuếch đại CE ít đọc hơn. Đó là một chút sơ đồ nối dây hơn là sơ đồ. Xem nếu bạn có thể quản lý để nhận ra rằng đây là một giai đoạn BJT tương đối chuẩn, được khởi động, bộ khuếch đại CE:

^{mô phỏng mạch này - Sơ đồ được tạo bằng CircuitLab}

Đây là một ví dụ dễ đọc hơn của cùng một mạch. Ở đây, mặc dù là một thiết kế bootstrapping (được nhìn thấy ít thường xuyên hơn), bạn có thể nhận ra cấu trúc liên kết CE cơ bản và bắt đầu chọn ra những điểm tương đồng và khác biệt tốt hơn:

^{mô phỏng mạch này}

Lưu ý rằng tôi đã loại bỏ nó khỏi nguồn cung cấp điện và dây dẫn xe buýt mặt đất. Thay vào đó, tôi chỉ đơn giản lưu ý rằng một số điểm cuối nhất định được gắn vào một hoặc điểm khác của đường ray hoặc mặt đất siêu cường lực. Đối với ai đó kết nối điều này, nó không hữu ích vì họ có thể bỏ lỡ một kết nối họ cần. Nhưng đối với ai đó đang cố gắng để hiểu mạch, những chi tiết kết nối đó sẽ gây cản trở.

Cũng lưu ý rằng tôi đã sắp xếp cẩn thận mạch mới để dòng điện thông thường chảy từ đỉnh của sơ đồ xuống phía dưới của nó. Ý tưởng chung là tưởng tượng đây là một loại "bức màn" của dòng điện tử (từ dưới lên trên) hoặc các điện tích dương từ trên xuống dưới (thông thường.) Dù sao đi nữa, nó giống như một lực hấp dẫn khiến cho rèm treo từ trên xuống xuống dưới.

Lướt qua bức màn này của dòng điện từ trên xuống dưới, tín hiệu truyền từ trái sang phải. Điều này cũng rất hữu ích cho những người khác đang cố gắng để hiểu một mạch.

Kết hợp lại, những chi tiết này giúp định hướng một người đọc.

Ngoài ra, nếu bạn tưởng tượng rằng và không có trong sơ đồ (mở trái) và bị bỏ qua (rút ngắn), thì đây là giai đoạn BJT CE rất quen thuộc được tìm thấy ở hầu hết mọi nơi. Vì vậy, điều này cung cấp một số hướng dẫn hoặc định hướng bổ sung để hiểu mạch. Bây giờ cho phép bạn nhận ra rằng hoạt động như một đường vòng AC trên để mức tăng AC có thể được đặt độc lập, tách biệt với điểm vận hành DC của tầng khuếch đại. Các chi tiết duy nhất còn lại là tìm ra những gì và đang đạt được (bootstrapping.)$C_1$$C_2$$R_6$$C_1$$R_4$$C_2$$R_6$

Bố cục ban đầu ở trên (khó hiểu) sẽ cản trở rất nhiều khả năng không tham gia vào khía cạnh bootstrapping (có thể hoặc không quen thuộc.) Nhưng ít nhất điều này có nghĩa là rất ít tập trung vào và thử và hiểu , nếu không quen. (Sơ đồ đầu tiên sẽ làm cho tất cả những điều này gần như hoàn toàn vô vọng ngay từ đầu.)

Đây có thể không phải là ví dụ tốt nhất, nhưng ít nhất nó cho thấy một số lý do tại sao nó giúp tránh các dây dẫn đơn giản là xung quanh và tại sao việc sắp xếp sơ đồ với dòng điện thông thường từ trên xuống dưới và để tín hiệu truyền đi từ trái sang phải.

Một ví dụ tốt hơn (chưa được cung cấp) sẽ bao gồm một mạch phức tạp hơn (như là một mạch cho LM380.) Điều này sẽ giúp minh họa các nút thắt của các nhóm mạch có thể được tổ chức thành các phần riêng biệt (đan xen chặt chẽ hơn với nhau, nhưng giao tiếp với nhau các phần khác thông qua bộ dây tín hiệu truyền tín hiệu.) Vì vậy, tôi sẽ kết thúc điều này bằng cách đưa vào sơ đồ LM380 được phân chia độc đáo để minh họa điểm đó:

^{mô phỏng mạch này}

Lưu ý rằng có các phần riêng lẻ, hiện được phân lập thành các nhóm có thể xác định được như gương hiện tại, bộ khuếch đại vi sai đuôi dài (ở đây, thực sự, nhiều hơn về cách sắp xếp loại ) và giai đoạn đầu ra.$\pi$

Hãy thử và tưởng tượng những gì sẽ như thế nào khi đọc qua khi nguồn điện và đường ray trên mặt đất được kết nối với hệ thống dây bổ sung và / hoặc không có sự sắp xếp cụ thể của dòng chảy trên trang.

Trong công việc đầu tiên của tôi vào năm 1975 tại Không gian vũ trụ Bristol (nay là Magellan), chúng tôi đã có một người vẽ phác thảo tốt về hàng không và NASA, nhưng người ta đã tạo ra các bản vẽ kích thước D và E để microfiche không tạo ra các chấm giả từ làm mờ quang học, vì vậy tôi phải thuyết phục anh ta sử dụng tối đa kích thước A, B và C bằng cách ngưng tụ các khoảng trống ký hiệu và giảm kích thước phông chữ. Bởi vì tôi thường phải làm việc với 20 trang cùng một lúc.

Trong công việc tiếp theo của tôi, người vẽ phác thảo của chúng tôi là một họa sĩ minh họa có thể chuyển đổi bất kỳ bản vẽ mật độ cao lộn xộn nào trên một chiếc khăn giấy thành một tác phẩm nghệ thuật dễ đọc trong vài giờ chứ không phải vài ngày (như sơ đồ khối của mỗi con chip trên bo mạch chủ). Anh ấy cũng đã kết thúc công việc thứ tư của tôi và là người soạn thảo tốt nhất chúng tôi có, giống như những gì người ta sẽ thấy từ Tektronix, HP và Hitachi.

Vâng, họ đã sử dụng các mẫu biểu tượng.

Vào giữa những năm 1970 khi chúng tôi thiết kế một hệ thống với khoảng 40 PCA, chúng tôi không có công cụ mô phỏng và không có cửa hàng PCB nhanh chóng và không có công cụ bố trí hợp lý. Vì vậy, chúng tôi đã vẽ nó trên lưới Mylar tỷ lệ 4x bằng bút chì màu cho chiều rộng theo dõi mã G và gửi nó đến Toronto để số hóa quang học. Các tờ séc đã được gửi lại trong một tuần để phê duyệt và sau đó lên bảng trong hai tuần.

Đó là năm 1976. Chuyển tiếp nhanh 15 năm sau; Tôi đã tạo ra các công cụ hình ảnh tại một xưởng in thạch bản từ các EE thiết kế cùng ngày và bảng hai mặt sẵn sàng vào ngày hôm sau. Đối với bảng Getek và FPC sáu lớp, tôi nhận được ba trích dẫn trong một giờ chỉ bằng cách sử dụng bảng số không có tệp Gerber và có bảng nguyên mẫu (10) được giao trong 48 giờ đến một tuần tùy thuộc vào mức độ khẩn cấp $ xK.

Tôi đã làm điều tương tự đối với các tấm khiên bằng đồng được khắc nửa dòng cho các lá chắn vô tuyến 1 GHz cho các nguyên mẫu và chúng đã được chế tạo tại địa phương trong hai ngày bằng cách sử dụng các phototool hai mặt. Sau đó, bảng điều khiển có các tab đột phá bên trong cạnh và có thể được lắp ráp và hàn vào bảng trong vài phút bằng cách sử dụng các công cụ hàn công suất cao hoặc đèn pin siêu nhỏ cho các bức tường có nắp gập có thể tháo rời (khoảng giữa những năm 1990).

Dưới đây là sơ đồ khối và sơ đồ khối đơn giản hóa 4,5 GHz từ tạp chí HP cho một công cụ chúng tôi đã mua năm 1976 với độ phân giải 1 Hz:

Khi tôi hỏi OP hoặc người dùng về thông số kỹ thuật, tôi hy vọng họ sẽ học được những chi tiết như thế này và chia sẻ những thông tin liên quan. Nhưng thường thì họ không biết cần phải có thông số kỹ thuật tốt để tạo ra một thiết kế tốt.

Chuyển tiếp nhanh đến năm 1985 với Máy phân tích phổ TEKTRONIX SA492 này. Điều này có thể chỉ là 1% của toàn bộ sơ đồ và được thực hiện một cách dễ hiểu và hướng dẫn sử dụng theo cách phân cấp như PADS dwg đã được thực hiện.

Đây là một trong những mô hình tốt nhất cho sơ đồ điện tử để theo dõi và các nhà thiết kế chọn REFDES để dễ dàng định vị từ bảng đến sơ đồ. Biểu tượng mặt đất rất quan trọng ở đây vì thiết kế che chắn không giống như các biểu tượng tam giác thường bỏ qua tiếng ồn. Sau đó tôi sẽ đăng liên kết thủ công 32 MB từ hộp thư của tôi. Các nhà thiết kế có kinh nghiệm Logic chế độ hiện tại (ECL) sẽ nhận ra độ trễ nano giây phụ và logic thời gian tăng ở đây. Người dùng LDO cần lưu ý các bộ lọc RLC cần thiết trên đầu vào cho các ứng dụng RF.

Ngoài các mẫu còn có máy soạn thảo ...

và hệ thống chữ Leroy được cấp bằng sáng chế vào năm 1925.

Một người nghiệp dư cũng có thể sản xuất một PCB đẹp bằng cách sử dụng một gói các gói mỏng từ cửa hàng địa phương. Không có bảng soạn thảo hoặc các vật tư đắt tiền khác cần thiết.

Bạn có thể mua băng có chiều rộng (tỷ lệ) của dấu vết, cùng với nhãn dán có miếng đệm và như vậy. Cái này được đặt trên một đế nhựa trong, và được sử dụng trực tiếp như một bản in liên lạc để phơi sáng ảnh bảng (điển hình cho sản xuất tại nhà), hoặc giảm qua máy ảnh trước nếu bạn phải làm việc ở quy mô lớn hơn.

Các băng được cắt bằng dao chính xác.

Bút chì nhựa cho các chữ cái và ký hiệu, bút vẽ mực Ấn Độ, bảng vẽ với thước kẻ. Ngoài ra còn có thước kẻ linh hoạt cho các đường cong, hoặc "bộ đường cong", thước kẻ bằng nhựa với bất kỳ hình dạng đường cong có thể tưởng tượng được. Tôi vẫn giữ chúng, cùng với thước kẻ trượt của tôi để tính toán. Tất nhiên, họ đã không sử dụng chúng trong nhiều thập kỷ.

Cả bút chì và bút đều có chiều rộng khác nhau. Sau khi vẽ từng vật phẩm, bạn phải đợi mực khô trước khi di chuyển khuôn tô, nếu không mực sẽ bị nhòe và làm hỏng một ngày làm việc.

Những người trả lời khác tập trung vào những gì chắc chắn là thực hành tốt nhất trong ngành.

Nhưng không có cuộc thảo luận nào về sơ đồ CAD trước khi hoàn thành mà không cần tham khảo Sơ đồ xấu của Horowitz và Hill (Nghệ thuật Điện tử, Nhà xuất bản Đại học Cambridge, 1980) và hướng dẫn đi kèm.

Nó được sao chép, với sự chấp thuận của tác giả, tại http://opencircuitdesign.com/xcircuit/goodschem/goodschem.html

Tôi chưa thấy bất kỳ phiên bản hậu CAD nào của cuốn sách, nhưng sơ đồ vẫn là một phụ lục trong phiên bản hiện tại. https://artofelectronics.net/the-book/table-of-contents/