Elektro schema's: waarom ze essentieel zijn voor betrouwbare schakelontwerpen

Voordat u een project start, is het ideaal om een plan op te stellen, een blauwdruk. We zien dat in bouwprojecten. Op dezelfde manier heeft het bouwen van een complexe schakeling, zoals een omvormer of FM-zender, elektro-schema's nodig.

Als niet anders, stellen schema's u in staat om alle benodigde componenten te verzamelen. Ook kunt u visualiseren hoe de schakeling werkt voordat deze tot leven komt. In elk geval maken schema's het gemakkelijk om een bestaande IC te repliceren. Hier bespreken we alles wat u over elektronische schema's moet weten.

1. Wat is een elektronisch schema?

Een schema is een abstract diagram dat laat zien hoe een systeem werkt. Het gebruikt herkenbare symbolen om weer te geven wat elk deel van het systeem vertegenwoordigt.

Op dezelfde manier gebruiken we schema's bij het beschrijven van elektrische diagrammen. Dit brengt ons tot de term 'elektro-schema'.

In tegenspraak met wat velen denken, is een elektro-schema meer dan alleen elektronische symbolen. Het is de grafische ontwerpbasis voor het samenstellen van elektronische componenten en het bouwen van een grotere schakeling.

Meestal is het een compleet papierontwerp met voorgeplakte zelfklevende symbolen. Andere keren is het beter om deze blauwdruk op een computer te ontwerpen. Nuttige software hiervoor zijn Altium Designer, Cadence OrCAD, Mentor PADS, Upverter en Zuken CADSTAR.

(Een elektronisch schema van een batterij en condensator)

https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Schematic_of_Battery_and_Capacitor.jpg

2. Schema-diagram vs. schakelingsschema

Een schema-diagram is eenvoudiger dan een schakelingsschema. Het hoofddoel is om de onderdelen van het systeem te groeperen in in- en uitgangen. Het toont de fundamentele componenten die nodig zijn voor de geïntegreerde schakeling, zoals weerstanden, condensatoren, transistoren, etc.

Het gebruik van een schema-diagram maakt gemakkelijke simulatie en layout van de IC mogelijk. Het toepassen van stroom- en spanningswetten zoals Ohm's en Kirchhoff's is eenvoudig. Een schakelinganalysepakket zoals SPICE is hier nuttig.

Aan de andere kant is een schakelingsschema gedetailleerder. Het onthult elke actieve en passieve component die nodig is voor de IC. Complexe elementen zoals logische poorten, externe IC's, connectors zijn allemaal aanwezig in een schakelingsschema.

Uiteindelijk zijn beide diagramtypen de initiële CAD-modellen voordat het naar de PCB-layout-fase overgaat.

(Voorbeeld van een typisch schakelingsschema). https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Circuit_diagram_7.jpg

3. Schakelingsschema vs. blokdiagram

Mensen verwarren vaak schakelingsschema's met blokdiagrammen. Ze zijn echter niet hetzelfde.

Een blokdiagram is een basisschets die het algehele PCB-ontwerp start. Met andere woorden: een schakelblokdiagram toont hoe het systeem werkt vanuit een realistisch oogpunt. Het is een semi-schematicus diagram. De focus ligt niet op de schakelcomponenten, maar op hoe het systeem digitale en analoge datasignalen verwerkt. Toch kan een blokdiagram elektronische componenten bevatten als ze helpen de functionaliteit van het systeem uit te leggen.

Daarentegen breekt het schakelingsschema het blokdiagram verder op in gedetailleerde onderdelen.

(Voorbeeld van een blokdiagram)

https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Theremin_block-diagram.svg

4. Hoe krijgt u elektronische schema's?

U hoeft alleen deze stappen te volgen om te beginnen.

Te volgen stappen

1. Selecteer een elektronisch apparaat van belang.
2. Zoek het FCC-ID-nummer dat op het apparaat gelabeld is. De meeste elektronica heeft standaard FCC-certificering in de vorm van een uniek ID-nummer van de US Federal Communications Commission. Dit is vaker bij RF-zendende apparaten.
3. Na het vinden van de FCC-ID (op de behuizing van het apparaat), ga naar de website https://www.fcc.gov/oet/ea/fccid/.
4. Voer de 'applicant' of 'grantee' code in. Standaard komt deze code van de eerste drie karakters van de FCC-ID. De rest is de Productcode met streepjes.
5. Klik op zoeken.
6. Er verschijnt een pop-up lijst met ingediende aanvragen over dat apparaat.
7. Klik op opties voor meer details. Alle informatie over het apparaat zou beschikbaar moeten zijn voor download als PDF's: interne foto's, exterieure foto's, testrapporten, en zelfs de oorspronkelijke aansoekbrief.
8. Soms zijn specifieke informatie en documenten niet beschikbaar op de FCC-website omdat leveranciers deze vertrouwelijk houden.
9. Op dit moment heeft u alle benodigde schema's en data voor een echte DIY-schakelavontuur.

5. Enkele elektro-schema symbolen

Een paar grafische symbolen komen op bijna elk elektronisch schakelingsschema voor.

R = Weerstand.

(Symbolen van een weerstand, een variabele weerstand/reostaat, en een potentiometer).

https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Resistor,_Rheostat_(variable_resistor),_and_Potentiometer_symbols.SVG

C = Condensator.

(Condensatorsymbolen, ervan één met polariteit)

https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Capacitor-symbols.svg

D = Diode.

(Elektronisch symbool van een diode met punten 1 en 2 die anode en kathode tonen)

https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Electronic_Symbol_of_Diode.png

L = Spoel.

(Verschillende typen spoelsymbolen).

https://commons.m.wikimedia.org/wiki/File:Inductor_Symbols.jpg

Andere elektronische componenten:

• T = Transformator.
• F = Zekering.
• P = Connector.
• U = Geïntegreerde schakeling (IC).
• H = Hardware.
• Q = Transistor.
• Y = Kristal.
• BT = Batterij.
• J = Connector.
• K = Relais.
• S of SW = Schakelaar.

6. Enkele eenvoudige elektro-schema's

Hieronder een paar projecten die de moeite waard zijn om te proberen met elektro-schema's.

BA1404 HI-FI Stereo FM-zender

Hoewel deze FM-zender veel afstellen en testen vereist voor het gewenste resultaat, is het doel duidelijk. Het schema test bestaande BA1404 FM-zender ontwerpen om hun prestaties en zwaktes te vergelijken. Uiteindelijk levert de nieuwe methode verbeterde geluidskwaliteit, stabiele frequentie en bereik.

Voor hulp, zie de onderstaande video over het bouwen van een FM-zender.

https://youtu.be/wslmnYMsalc

BH1417 PLL Stereo-zender

Het schema voor dit apparaat pakt veel functies in één klein pakket: stereo-encoder, laagdoorlaatfilter, limiter, PLL vaste frequentiezender, RF-uitgangsbuffer, enz.

Telefoon FM-zender

Dit apparaat verbindt een telefoonlijn met een FM-band. Het stelt u in staat om een telefoongesprek via de FM-band te zenden met de telefoonhoorstel. U stemt de gezonden signalen af met de FM-ontvanger.

Een uniek kenmerk: deze schakeling heeft geen batterij nodig. Ook gebruikt het een LED-indicator in 'On Air'-modus en een schakelaar om de zender te controleren.

Single-chip FM-zender

Deze FM-zenderchip is handig om uw muziekspeler te koppelen aan een draagbare radio. Bijvoorbeeld: u kunt dezelfde muziek op uw geluidssysteem afspelen op uw mobiele radio onderweg. Interessant: het werkt op een voedingsspanning van slechts 3–5 V.

Conclusie

Samengevat: elektro-schema's zijn de bouwstenen voor elke grotere schakeling of IC. Ongeacht het gebruikte diagram, ze allemaal gebruiken unieke grafische symbolen voor elk component en hun verbindingen. De uiteindelijke PCB-layout begint in de meeste gevallen vanuit een blokdiagram voordat het voortschrijdt naar een schakelingsschema of -diagram.

Voor referentie hebben we enkele voorbeelden van elektronische schakelingsschema's geciteerd. Neem contact op met ons team als u nog professionele hulp nodig heeft voor vergelijkbare persoonlijke projecten.