Изучаем радиотехнику. Самостоятельное изучение схемотехники

Предисловие 12
Макетные платы, не требующие пайки 12
Простые правила безопасности 13
Простые советы при работе с паяльником 14
Удобная любительская технология изготовления печатных плат 15
Другие полезные советы 16

Глава 1. Вокруг паяльника 20
Рабочее место 20
Инструмент 22
Приборы 27
Компьютер 29
Детали 31
Блок питания 34

Глава 2. Первые опыты с электрическими цепями 36
Что нам понадобится? 36
Резистор 37
Два резистора 41
Диод 43
Транзистор 44
Что мы получили в итоге? 51

Глава 3. Первая собранная схема 52
Перегретый паяльник 52
Блок питания 53
Цифровой вольтметр 64

Глава 4. Активное и реактивное сопротивления 66
Ещё немного о резисторе 66
Конденсатор 67
Катушка индуктивности 71
Колебательный контур 74
Величины и единицы измерения ёмкости и индуктивности 76

Глава 5. Эксперименты с транзистором 79
Некоторые свойства транзистора 79
Схемы включения транзистора 83
Рабочая точка транзистора 85
Несколько слов о полевом транзисторе 88
Выбор транзистора 89

Глава 6. Обратная связь 94
Стабилизация рабочей точки и ООС 94
Частотные характеристики 100
Положительная обратная связь 103

Глава 7. Пополнение рабочего места приборами 109
Генератор синусоидального сигнала 109
Генератор прямоугольных импульсов 113
Делитель напряжения 116
Реализация схем генераторов 117

Глава 8. Как читать электрические схемы 123
Принципиальные схемы – графический язык 123
Как переводить с языка электрических схем 126
Несколько экспериментов со стабилизаторами 130
Компенсационный стабилизатор напряжения 133
Схема реального устройства 135
Ещё одно замечание 136

Глава 9. Разные усилители на транзисторах 139
Входные усилители низкой частоты 139
Выходные усилители 143
Дифференциальный вход и операционный усилитель 147
Высокочастотные входные усилители и АРУ 149
Транзисторы в цифровых микросхемах 152

Глава 10. Пополнение рабочего места усилителем 153
Описание одной из схем усилителя 153
Использование операционного усилителя 154
Использование микросхемы усилителя мощности 156
Некоторые соображения и рекомендации по сборке усилителя 157
Простые правила работы с готовым устройством 159
В измерениях можно потренироваться за компьютером 160

Глава 11. Токи и сигналы 165
Постоянный и переменный ток 165
Сигнал 167
Что ещё полезно знать о сигналах? 169

Глава 12. Радиоприёмник под объективом осциллографа 175
Виртуальный осциллограф и радиоприёмник 175
Чем приёмник прямого усиления отличается от супергетеродинного? 179
Формирование амплитудно-модулированного сигнала 183
Генератор по схеме емкостной трёхточки 186
Приёмники и передатчики 187

Глава 13. Цифровые микросхемы 189
Формируют ли цифровые микросхемы цифры? 189
Триггер 190
Счёт 192
Сумматор 195
Логика и цифры 199
Практическое применение цифровых микросхем 200
О программах и макетной плате 203

Глава 14. Датчики 206
Зачем нужны датчики? 206
Датчик влажности 207
Датчик газа 208
Датчик давления 209
Датчик магнитного поля 209
Датчик оптический 209
Датчик положения (расстояния) 210
Датчик температуры 210
Датчик тока 211
Датчики угла (энкодеры) 211
Датчики ультразвуковые 212
Датчики уровня жидкости 212
Датчики усилия 213
Датчики ускорения 214
Детектор потока жидкости и датчик расхода газа 214
О применении датчиков в любительских условиях 215

Глава 15. Как разговорить датчик? 216
Электрические эквиваленты датчиков 216
Напряжение 216
Резистор 220
Конденсатор 222
И ещё один рецепт 226

Глава 16. Микроконтроллер – это круто? 231
Откладываем по оси времени… 231
Архитектура микроконтроллера 233
Что нужно для работы с микроконтроллером? 234
Среды разработки микроконтроллеров 235
Резюмируя сказанное 240

Глава 17. Пора включить паяльник 241
Подготовка 241
Немного о PCSGU250 243
Опыты с диодом 247

Глава 18. Опыты с конденсаторами, резисторами и транзисторами 253
Интегрирующая электрическая цепь 253
Дифференцирующая RC цепь 254
Опыты с транзисторами 259

Глава 19. Опыты с индуктивностью и микросхемами (ОУ и 555) 267
Дифференцирующая LR цепь 267
Колебательный контур 268
Операционный усилитель 272
Таймер 555 (КР1006ВИ1) 276

Глава 20. Зачем изучать программирование? 283
То, о чём мы будем говорить дальше 283
О программировании «в общем» 287
Программатор 288
Программные инструменты 292

Глава 21. Пополняем домашнюю лабораторию 295
Начало программирования на практике 295
Проверка работы программы 305

Глава 22. Продолжаем разрабатывать свой генератор 310
Разбор результатов предыдущего эксперимента 310
Первое усовершенствование генератора 313
То, что следовало бы выкинуть из рассказа 315
Возвращение к первому усовершенствованию 318

Глава 23. Пополнение лаборатории (продолжение) 321
Несколько диапазонов генератора 321
Выбор диапазонов генератора прямоугольных импульсов 325
Неприятности с большими числами 330

Глава 24. Пополняем домашнюю лабораторию (окончание) 335
Начинаем завершающую работу над программой 335
Когда же появится сигнал? 340
Первая проверка программы 346
Зачем нужен режим отладки (debugging)? 349

Глава 25. Встроенные модули микроконтроллеров 358
Такие разные микроконтроллеры 358
Встроенный модуль АЦП 363
Модуль таймера 365
Модули последовательного обмена данными 366
Модуль PWM 370
Прерывания 373

Глава 26. Микроконтроллер и некоторые датчики 377
Датчик температуры 377
Фотодатчик 379
Свето- и фотодиоды и микроконтроллер 384
Микрофон 386
Датчики емкостной природы 388

Глава 27. «Живой» радиоприёмник и усилитель 389
Что нам сегодня понадобится? 389
Радиоприёмник, усилитель низкой частоты 390
Радиоприёмник, тестовый сигнал 392
Радиоприёмник, гетеродин 394
Радиоприёмник, усилитель промежуточной частоты 395
Генератор-пробник испытательного радиосигнала 396

Глава 28. Осциллограф 400
Что нам понадобится в этой главе? 400
Модуль Arduino и программа Xoscillo 401
Как прочитать синусоиду? 405
Реализация сканирующего напряжения 407
Реализация передачи данных 410
Модернизация процесса ска 413

Глава 29. Связь между электронными устройствами 416
Что нам понадобится? 416
Связи внутри устройств 417
Связь между разными электронными устройствами 418
Что такое протокол? 421
RS485 422
SPI 423
I2C 423
One-wire (1-Wire) 424
CAN 424
Bluetooth 425
Wi-Fi 425
Что мы получили в результате? 426

Глава 30. Передатчик и приёмник данных 427
Передатчик 427
Приёмник 431
Второй этап предварительной проверки 435

Глава 31. Эксперименты с радиоканалом 438
Первые эксперименты с приёмником 438
Окончательные эксперименты с приёмником 446
Что мы получили? 452

Глава 32. Разрабатываем схему кодового замка 453
Что нам понадобится? 453
Электронный кодовый замок (с сайта www.radio-portal.ru) 454
Что мы получили? 464

Глава 33. Разрабатываем регулятор скорости вращения 465
Схема регулятора скорости вращения двигателя постоянного тока 465
Микроконтроллер в схеме регулятора скорости вращения 468
Что мы получили? 479

Глава 34. Такие разные «Мяу» 480
Звуковая сигнализация 480
Эксперименты с микроконтроллером 484

Глава 35. Продолжаем знакомство с микроконтроллером 491
Азы программирования 491
Некоторые детали программирования 494
И вновь азы программирования 497

Глава 36. Микроконтроллер или без него? 502
Переключатель ёлочных гирлянд 502
Переключатель гирлянд на реле 504
Реле на цифровых микросхемах 507
Что мы получили? 510

Глава 37. А не замахнуться ли нам..? 511
Какие есть конструкторы-роботы? 511
Конструктор IE-ROBOPICA 515
Что такое datasheet? 517
Что такое конфигурация МК? 519

Глава 38. Начинаем осваивать микроконтроллер PIC16F887 521
Что нам понадобится? 521
Первая программа 522
Нас трудности не пугают. Нам их только подавай! 525
Что мы получили? 534

Глава 39. Плата RBX-877V2.0 и программирование 536
Что нам понадобится? 536
Продолжаем опыты с микроконтроллером 537
Вновь немного о языке Си 539
Продолжаем опыты с PIC16F887 540
Что мы получили? 545

Глава 40. В движении жизнь 546
Что нам понадобится? 546
Первые опыты с моторами 547
Программа простого движения 549
Первые движения 554
Что мы получили? 557

Глава 41. Если что-то мешает движению вперёд 558
Что нам понадобится? 558
Как работает датчик расстояния? 559
Робот движется вперёд 561
Ещё раз о датчике расстояния и АЦП 562
Революционный держите шаг! 566
Что мы получили? 568

Глава 42. Робот ищет свой путь 569
Что нам понадобится? 569
Что представляют собой датчики в наборе IE-ROBOPICA? 569
Эксперимент по использованию датчиков отражения 570

Глава 43. Ручное управление роботом 576
Сигналы управления 576
Что мы получили? 587

Глава 44. Дочитав руководство к ROBOPICA до конца 588
Что дальше? 588
Модификация ручного управления 588
Управляем роботом с компьютера 590
Программа в Visual Basic 593
Что мы получили? 599

Глава 45. Управление роботом с компьютера (продолжение) 600
Что нам понадобится? 600
Аппаратный модуль интерфейса COM-IR 600
Выбор элементов интерфейса 603
Окончательная сборка интерфейса 609
Что мы получили? 611

Глава 46. Управление с компьютера (продолжение) 612
Если нет полнофункциональной программы Visual Basic 612
Что мы получили? 621

Глава 47. Если не хватает 2 кбайт памяти для программы 622
Windows Vista 622
Linux Fedora 16 630
Подведём некоторые итоги 633

Глава 48. Движение робота в программе для SDCC 634
Файл для работы с модулем PWM (ШИМ) 634
Первое крушение в моём цехе роботостроения 640
Переделываем файл motor.h 642

Глава 49. Продолжение работы с компилятором SDCC 646
Что можно сделать, чтобы работать было удобнее? Windows 646
Что можно сделать, чтобы работать было удобнее? Linux 653
Что мы получили? 657

Глава 50. Жидкокристаллический индикатор и компилятор SDCC 658
Что такое ЖКИ (он же LCD)? 658
Вывод символа на дисплей робота 661
Что ещё нужно выяснить? 667

Глава 51. АЦП и компилятор SDCC 672
Описание работы с АЦП в справке к PIC16F887 672
Конфигурация порта 672
Выбор канала 673
Опорное напряжение АЦП 673
Генератор тактовой частоты преобразователя 673
Форматирование результата 673
Запуск преобразования 674
Пример процедур преобразования 674
Начинаем создавать свои функции для работы с АЦП 676
Преобразование результата работы АЦП в текст 678
Вывод результата работы АЦП на ЖКИ с компилятором SDCC 681

Глава 52. Модуль USART и компилятор SDCC 684
Несколько слов о модуле USART PIC16F887 684
Асинхронный режим EUSART 684
Включение передачи 685
Передача данных 686
Асинхронная передача 686
Включение приёмника 686
Получение данных 686
Асинхронный приём 687
Регистры USART 687
Передача данных через USART 691
Проблемы с прерыванием 693
RB0/INT INTERRUPT 693
Простая программа проверки прерывания 693
Заключение 694

Глава 53. Самодельный дальномер 696
Многозадачность и недорогие микроконтроллеры 696
Дальномер из подручных средств 696
Объединение самодельного дальномера и микроконтроллера 704

Послесловие 713
Вместо последней главы 713
Где в программе транзистор КТ315? 715
Приложение А. Программа TINA-TI 718
P.S. TINA-TI и Linux 736
Приложение Б. Программа Flowcode пятой версии 738
Приложение В. HiAsm вместо VB или Gambas 749
Приложение Г. ROBOPICA и SDCC 760
Приложение Д. Руководство к программе idealCircuit 771
Приложение Е. Руководство к программе Qucs 849

Язык: русский
Продолжительность: 50 параграфов, 12 скрипт-тестов, более 8 часов видео
Видео кодек: Flash
Системные требования:
DVD-диск проверялся на ПК и ОС -
Celeron(R) CPU 1.7GHz 1.77ГГц, 512МВ ОЗУ
Windows XP SP3
Pentium(R)4 CPU 1.80 GHz 1.80ГГц, 768МВ ОЗУ
Windows XP SP3
Intel(R) CORE(TM) 2 Duo CPU E4500 @ 2.20GHz 2.21ГГц, 2.00 ГБ ОЗУ
Windows Vista Ultimate
AMD Athlon(tm) 64x2 Dual Core Processor 3800+ 2.00ГГц, 2.00 ОЗУ
Windows XP SP2
Описание: курс по электротехнике и основам электроники. В основе материала лежит бессмертная классическая теория электротехники и основ электроники, благодаря которой, выросло не одно поколение замечательных специалистов в этих областях.

* Как только вы вставите диск в дисковод, после короткой видео-заставки откроется логотип-меню.
* Затем перед Вами откроется окно проекта с понятным интерфейсом, с помощью которого Вы с лёгкостью будете проделывать свой путь по страницам курса. Text-Buttom
* При нажатии на изображении "телефонов", будут демонстрироваться объяснения и комментарии по темам данной страницы, с использованием графических изображений и схем. Screen-Cast
* В непосредственной связи с текстом, находятся flash и gif анимационные демонстрации, созданные по мере необходимости. Предусмотрена остановка анимации, например, для просмотра синусоиды в месте периода, определённом положением якоря генератора. Flash-Gif
* Таким же, выборочным способом, расположены видеоролики практических работ, обычно – в конце параграфов и глав. Foto-Video
В конце каждой главы скрипт – тест, при прохождении которого, Вы встретите вопросы по данной главе, на которые необходимо ответить. Во время теста можно включить/выключить музыкальный фон, без возможности выбора (музыка - на «вкус» автора, можете включать свой «aimp» или «winamp»). Script-Test

1. Введение в электротехнику.
Кратко о происхождении.
Пьезо эффект.(1.32)
Фотоэффект.(2.50)
Термоэффект.(4.17)
Химический эффект.(3.47)
Проводники и сопротивление.
Сопротивление в цепи постоянного тока.(10.52)
ТЕСТ
Диэлектрики и ёмкость.
Конденсаторы.(3.27)
Первый шаг.
Закон Ома.(14.18)ScreenCast
Действие тока.(9.03)
Внутреннее сопротивление источника.(11.96)ScreenCast
ТЕСТ
2. Постоянный ток.
Зависимости сопротивлений.
Зависимость от положения движка.(1.36)
Зависимость сопротивления проводника от температуры.(1.34)
Последовательное соединение.(2.34)
Параллельное и смешанное соединение.
Первый закон Кирхгофа.
Параллельное соединение сопротивлений.(2.19)
Смешанное соединение сопротивлений.
Нелинейные сопротивления.
ТЕСТ
Зависимости тока.
Зависимость силы тока от напряжения.(2.50)
Зависимость силы тока от сопротивления.(4.52)
Расчёт цепей.
Второй закон Кирхгофа.
Метод эквивалентного генератора.(9.03)ScreenCast
Сложные электрические цепи.(8.10)ScreenCast
Метод наложения токов.(3.12)ScreenCast
Метод узловых напряжений.
Метод контурных токов.(8.28)ScreenCast
Работа и мощность.
Закон Ленца - Джоуля.
Нагрев проводников.(6.43)ScreenCast
Расчёт сечения проводов.(9.11)ScreenCast
Режимы цепи.
Мощность электрической цепи.(16.05)ScreenCast
Расчёт мощности и к.п.д. в цепи постоянного тока
с переменным сопротивлением и источником
компьютерного блока питания.(4.29)
Химические источники.
Химическое действие электрического тока.
Гальванические элементы.
Аккумуляторы.
Выполнение работ с аккумуляторными батареями.
КТЦ кислотного аккумулятора.(20.50)
ТЕСТ
3. Магнетизм.
Магниты и их свойства.(2.30)
Магнитное поле электрического тока.
Напряженность магнитного поля.
Закон полного тока. Магнитная проницаемость. Магнитный поток.
Взаимодействие проводников с токами. Гистерезис.(3.06)
Электромагниты. Вихревые токи.
Электромагнит.(3.57)
Электромагнитная индукция.(1.16)
Самоиндукция. Расчет индуктивности.
Расчет катушек индуктивности (однослойных, цилиндрических без сердечника).
Пример.(3.32)
Энергия магнитного поля. Взаимоиндукция.
ТЕСТ
4. Получение ЭДС. Синусоидальная ЭДС.
Активное сопротивление, катушка индуктивности в цепи переменного тока.
Активное сопротивление в цепи переменного тока.
Действующие значения тока и напряжения.
Катушка индуктивности в цепи переменного тока.
Активное, индуктивное и емкостное сопротивления в цепи переменного тока.
Цепь переменного тока, содержащая активное и индуктивное сопротивления.
Емкость в цепи переменного тока.
Цепь переменного тока, содержащая активное и емкостное сопротивления.
Цепь переменного тока, содержащая активное, индуктивное и емкостное сопротивления.
Параллельное соединение реактивных сопротивлений. Резонанс токов. Мощность.
Обновление приборов.(0.55)
Погрешности и поправки.(5.32)
Активное и индуктивное сопротивления.(11.30)
Активное и емкостное сопротивления.(4.45)
Дополнительно.(4.34)
ТЕСТ
5. Трёхфазный ток.
Трёхфазные генераторы.
Соединение обмоток.
Включение нагрузки в сеть трехфазного тока.
Защита трехфазной сети предохранителями.
Мощность трехфазной цепи.
Вращающееся магнитное поле.
ТЕСТ
6. Трансформаторы.
Принцип действия, устройство и работа.
Общие сведения о трансформаторах.
Принцип действия и устройство трансформатора.(14.26)
Работа трансформатора под нагрузкой.
Расчёт витков и определение обмоток.(13.08)
Определение тока по диаметру провода.(2.16)
Трёхфазные трансформаторы.
Опыты.
Опыты х.х.и к.з.
Определение рабочих свойств трансформаторов по данным опытов холостого хода и короткого замыкания.
Опыт ХХ.(1.35)
Опыт с нагрузкой.(10.23)
Опыт КЗ.(1.27)
Магнитопровод.(2.39)
Автотрансформаторы.(3.07) Измерительные.
ТЕСТ
7. Ассинхронные двигатели.
Принцип действия и устройство ассинхронного двигателя.
Общие сведения об электрических машинах.
Принцип действия асинхронного двигателя.
Устройство асинхронного двигателя.
Устройство и работа асинхронного двигателя.(6.20)
Соединение обмоток и подключение.(16.04)
Работа под нагрузкой, вращающий момент и рабочие характеристики ассинхронного двигателя.
Работа асинхронного двигателя под нагрузкой.
Вращающий момент асинхронного двигателя.
Рабочие характеристики асинхронного двигателя.
Пуск в ход и регулирование частоты вращения трёхфазных ассинхронных двигателей.
Двигатели с улучшенными пусковыми свойствами.
Регулирование частоты вращения трехфазных асинхронных двигателей.
Однофазные ассинхронные двигатели.(5.27)
ТЕСТ
8. Синхронные машины.
Принцип действия и устройство синхронного генератора.
3х-фазный синхронный генератор.(7.13)
Синхронный генератор и сеть 3х-фазного тока.(9.30)
Работа синхронного генератора под нагрузкой.
Синхронные двигатели.
ТЕСТ
9. Машины постоянного тока.
Принцип действия и устройство генератора постоянного тока.
Обмотки якорей и эдс машины постоянного тока.
Магнитное поле машины постоянного тока при нагрузке. Коммутация тока.
Способы возбуждения генераторов.
Характеристики генераторов постоянного тока.
Работа машины постоянного тока в режиме генератора.
Пуск, характеристики, регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.

Работа машины постоянного тока в режиме двигателя.
Пуск двигателей постоянного тока.
Характеристики двигателей постоянного тока.
Регулирование частоты вращения двигателей постоянного тока.
Электродвигатель постоянного тока стартерного устройства.(11.04)
Электродвигатель постоянного тока с магнитным возбуждением.(6.18)
Потери и кпд машин постоянного тока.
ТЕСТ
10. Полупроводники.
Электропроводность полупроводников. Диоды.(8.48)
Транзисторы.(8.42)Тиристоры.(3.02)
ТЕСТ
Ионизация газа и электрический разряд. Фотоэлементы.
Газотрон.
Фотоэлементы с внешним фотоэффектом.
Фотоэлементы с внутренним фотоэффектом и с запирающим слоем.
Фотоэлементы с внешним и внутренним фотоэффектом.(4.02)
ТЕСТ
11. Устройства электроники.
Выпрямители.
Двухполупериодная схема выпрямления.(8.59)
Однофазная мостовая схема выпрямления.(3.06)
Сглаживающие фильтры. Стабилизаторы.
ВАХ стабилитрона.(5.05) Стабилизатор.(3.24)
Усилители низкой частоты.
Каскады устройств. (17.18) Усилитель низкой частоты на одном транзисторе.(7.35) Термостабилизация транзистора.(10.51)
Генераторы гармонических колебаний.
Генераторы колебаний.(10.03)
Генератор звуковой частоты.(2.55)
Реле. Электромагнитное реле.(9.29)
Транзисторный ключ.(2.36) Электронные реле.(3.32)
ТЕСТ

Нетривиально занятие, скажу я вам. :) Дабы облегчить усвоение материала я вводил ряд упрощений. Совершенно бредовых и антинаучных, но более менее наглядно показывающих суть процесса. Методика «канализационной электрики» успешно показала себя в полевых испытаниях, а посему будет использована и тут. Хочу лишь обратить внимание, что это всего лишь наглядное упрощение, справедливое для общего случая и конкретного момента, чтобы понять суть и к реальной физике процесса не имеющая практически никакого отношения. Зачем оно тогда? А чтобы проще запомнить, что к чему и не путать напряжение и ток и понимать как на все это влияет сопротивление, а то я от студентов такого наслушался…

Ток, напряжение, сопротивление.

Если сравнить электроцепь с канализацией, то источник питания это сливной бачок, текущая вода – ток, давление воды-напряжение, а несущееся по трубам говнище – полезная нагрузка. Чем выше сливной бачок, тем больше потенциальная энергия воды, находящейся в нем, и тем сильней будет напор-ток проходящий по трубам, а значит больше дерьма-нагрузки он сможет смыть.
Кроме текущего дерьма, потоку препятствует трение о стенки труб, образуя потери. Чем толще трубы тем меньше потери (гы гы гы теперь ты помнимаешь почему аудиофилы для своей мощной акустики берут провода потолще;)).
Итак, подведем итог. Электроцепь содержит источник, создающий между своими полюсами разность потенциалов – напряжение. Под действием этого напряжения ток устремляется через нагрузку туда, где потенциал ниже. Движению тока препятствует сопротивление, образуемое из полезной нагрузки и потерь. В результате напряжение-давление ослабевает тем сильней, чем больше сопротивление. Ну, а теперь, положим нашу канализацию в математическое русло.

Закон Ома

Для примера просчитаем простейшую цепь, состоящую из трех сопротивлений и одного источника. Схему я буду рисовать не так как принято в учебниках по ТОЭ, а ближе к реальной принципиальной схеме, где принимают точку нулевого потенциала – корпус, обычно равный минусу питания, а плюс считают точкой с потенциалом равным напряжению питания. Для начала считаем, что напряжение и сопротивления у нас известны, а значит нам нужно найти ток. Сложим все сопротивления (о правилах сложения сопротивлений читай на врезке), дабы получить общую нагрузку и поделим напряжение на получившийся результат – ток найден! А теперь посмотрим как распределяется напряжение на каждом из сопротивлений. Выворачиваем закон Ома наизнанку и начинаем вычислять. U=I*R поскольку ток в цепи един для всех последовательных сопротивлений, то он будет постоянен, а вот сопротивления разные. Итогом стало то, что Uисточника = U1 +U2 +U3 . Исходя из этого принципа можно, например, соединить последовательно 50 лампочек рассчитанных на 4.5 вольта и спокойно запитать от розетки в 220 вольт – ни одна лампочка не перегорит. А что будет если в эту связку, в серединку, всандалить одно здоровенное сопротивление, скажем на КилоОм, а два других взять поменьше – на один Ом? А из расчетов станет ясно, что почти все напряжение выпадет на этом большом сопротивлении.

Закон Кирхгоффа.

Согласно этому закону сумма токов вошедших и вышедших из узела равна нулю, причем токи втекающие в узел принято обозначать с плюсом, а вытекающие с минусом. По аналогии с нашей канализацией – вода из одной мощной трубы разбегается по кучи мелких. Данное правило позволяет вычислять примерный потребляемый ток, что иногда бывает просто необходимо при расчете принципиальных схем.

Мощность и потери
Мощность которая расходуется в цепи выражается как произведение напряжения на ток.
Р = U * I
Потому чем больше ток или напряжение, тем больше мощность. Т.к. резистор (или провода) не выполняет какой либо полезной нагрузки, то мощность, выпадающая него это потери в чистом виде. В данном случае мощность можно через закон ома выразить так:
P= R * I 2

Как видишь, увеличение сопротивления вызывает увеличение мощности расходующееся на потери, а если возрастает ток, то потери увеличиваются в квадратичной зависимости. В резисторе вся моща уходит в нагрев. По этой же причине, кстати, аккумуляторы нагреваются при работе – у них тоже есть внутреннее сопротивление, на котором и происходит рассеяние части энергии.
Вот для чего аудиофилы для своих сверхмощных звуковых систем берут толстенные медные провода с минимальным сопротивлением, чтобы снизить потери мощности, так как токи там бывают немалые.

Есть закон полного тока в цепи, правда на практике мне он никогда не пригождался, но знать его не помешает, поэтому утяни из сети какой либо учебник по ТОЭ (теоретические основы электротехники) лучше для средних учебных заведений, там все гораздо проще и понятней описано – без ухода в высшую математику.

Электроника, как хобби. Кризис жанра?

Многие из тех, кто превратил электронику в занимательное времяпрепровождение, часто задают себе вопрос: «Зачем я этим занимаюсь?». Читаю журналы и книги из раздела «Электроника это просто» и прочую литературу из серии «Для чайников». На более сложные и умные книги просто не хватает терпения.

А далее рассуждения идут примерно по такому руслу: вот, мол, сделал простенький усилитель, собрал несколько мигалок (световых эффектов), . А оказывается, все это можно купить, если не новое, то во всяком случае б/у, и окажется все лучшего качества, в фирменных корпусах, даже в рабочем состоянии. Спрашивается, где же выгода, экономический эффект от подобных занятий?

Но, пожалуй, не стоит забивать голову такими мыслями. Ведь можно привести немало примеров, которые не приносят никакой выгоды. Такие занятия называются хобби, т.е. увлечение, в котором вряд ли следует искать смысл. Это как любовь, ведь мало кто может ответить, в чем ее смысл. Или рыбалка, - проще пойти в магазин и купить рыбы, чем стоять с удочкой возле реки и кормить «злющих комаров». Так таких рыбаков просто не счесть. То же самое можно сказать и об охотниках: добытая утка по размерам невелика - куда меньше покупной.

Так и электроника, увлечение которой в молодом возрасте приходит просто из любопытства: а как это устроено, и почему оно работает так, а не иначе? К тому же наука это непростая, требует приложить немало усилий на изучение теории, создание первых работающих устройств, а впоследствии, при появлении опыта, разработка собственных схем и ремонт аппаратуры промышленного изготовления.

Серьезные игрушки

Одним из «непонятных» направлений в любительской электронике можно считать роботостроение. Конструкции подобных «роботов» чаще всего представляют собой небольшую тележку, которая может объезжать препятствия, двигаться по заданному маршруту и управляться от пульта управления. Правда такое творчество наиболее характерно для западных радиолюбителей, в странах СНГ этим занимаются не столь охотно.

Казалось бы, что тут такого? Непосвященный, увидев конечный результат, просто скажет: «Ну и что?». А тем, кто занимается этим на полном серьезе, тема эта настолько близка, важна и понятна, что по этому направлению в Интернете можно найти не один и не два форума, и даже скачать книги, чаще на английском языке, на эту тему.

И в самом деле, если разобраться, то устройство «роботов» заслуживает внимания. Ведь схемы управления чаще всего строятся на микроконтроллерах, пусть даже самых простых, но начинать и следует с простого. Сначала «изобретатель» практикуется в написании простых и коротких программ (без программы не будет работать ни один контроллер), а после переходит к сложным и большим. Ведь изучить программирование можно только начав писать собственные программы. хорошо, если в этот момент рядом окажется человек, который может объяснить с чего начинать, зачем все это программирование нужно.

Любительская электроника - это один из способов поработать головой и руками. Ведь придется научиться не только хорошо паять, часто приходится делать и слесарные операции, чтобы все получилось на высшем уровне. Решить проблемы, которые другие люди решают простым походом в магазин, а вот я сделал сам. Это еще один повод, чтобы получить удовольствие от электроники, как от хобби.

Достаточно часто случается, что именно это хобби плавно переходит в любимую профессию. И, видимо, прав был древнекитайский мыслитель Конфуций, который сказал примерно следующее: «Если выбранная работа будет вам по душе, то ни одного дня в своей жизни вам не придется работать». Наверно, в этом изречении подразумевалось, что слово работа однокоренное со словом раб.

Итак, человек после основательных раздумий, может даже под влиянием своих хороших друзей, принял решение в свободное время заняться электроникой, превратить ее в свое хобби: заразительными бывают примеры не только плохие, но и хорошие. Это решение сразу вызывает появление целого ряда проблем, казалось бы неразрешимых. Вот только некоторые из них.

Как организовать рабочее место

Такая проблема достаточно просто решается в современных частных домах, где небольшой уголок, чтобы поставить стол, можно найти где угодно: в гараже, в подвале, в кладовке, в комнате и может даже на чердаке. Несколько сложнее дело обстоит в многоквартирном доме, но если близкие смогут понять, насколько серьезно и полезно это увлечение, то свободный уголок в одной из трех и даже двух комнат всегда найдется.

Если увлечение электроникой не прекратится и не зачахнет в самом начале, а пойдет успешно, то со временем любитель - электронщик для занятий любимым делом может арендовать помещение, открыть свою ремонтную мастерскую, превратить хобби в любимую профессию. Таких специалистов в настоящее время великое множество.

Чаще всего электроникой начинают заниматься примерно так: берется готовая схема, приобретаются детали, инструменты, и вперед. Берется в руки паяльник, собирается самая первая схема, включается, ура, заработало!

Первый успех заставляет перейти к повторению других готовых схем. Но иногда бывает и по другому: собранная схема не заработала, попытки «оживить» ее результатов не принесли, и паяльники, детали забрасываются в дальний угол, иногда навсегда. Поэтому, первые схемы должны быть простыми, которые начинают работать сразу. В этом плане можно рекомендовать классические схемы электроники. Прежде всего это генераторы, на основе которых можно собрать «пищалки и мигалки».

Первая заработавшая схема просто окрыляет. Но, чтобы увлечение электроникой не превратилось в мучение, следует заняться изучением теории, хотя бы самых азов.

Где взять теоретические познания

Если человек в средней школе учился достаточно хорошо, то закон Ома и еще несколько основных законов физики запомнил. Совсем неплохо, если и математика была любимым предметом. А если удалось освоить еще и английский язык, то совсем прекрасно: большая часть современной технической документации как раз на английском. Именно эти учебные дисциплины и заставляют задаться вопросом, как вся эта электроника устроена, а со временем превратить ее в свое хобби.

И не надо думать, что без специального высшего образования совсем ничего не получится. В свое время журнал «Радио» многих своих авторов и читателей называл «инженерами без диплома», настолько хорошо они разбирались в схемотехнике различных устройств и собирали неплохие конструкции. Вообще журналов до сих пор выпускается множество, например украинский «Радиоаматор», белорусский «Радиомир», российские «Схемотехника» и «Ремонт электронной» техники.

В журнале «Радиоконструктор 03 - 2011» есть целая статья об использовании радиодеталей б/у, что очень кстати для начинающих радиолюбителей. Там же даются рекомендации по проверке деталей и предупреждение о том, что попытка «собрать» транзистор из двух диодов, что иногда пытаются сделать начинающие, к положительному результату не приведет, хотя при проверке транзистор похож именно на два диода. Ну, почти, как у классиков: «Моторчик был очень похож на настоящий, но не работал».

Электронные журналы

В качества примера можно привести электронный журнал «Радиолоцман». Именно последние три слова достаточно набрать в поисковой строке, например, «Яндекса», чтобы познакомиться с его содержимым, и даже скачать отдельные номера или даже подшивку за целый год. Содержимое журнала достаточно многообразно и интересно.

Журналы, это, конечно, хорошо, но не следует забывать и о книгах. В сети Интернет сейчас можно найти практически любую литературу, в том числе и техническую. Многие из этих книг стали уже музейными экспонатами, например, справочники радиолюбителя, начиная со второй половины прошлого века. В них можно не только проследить историю развития радиолюбительства, но и найти множество полезных сведений, которые до сих пор не утратили своей актуальности.

Одной из лучших книг по радиоэлектронике следует, пожалуй, считать «Искусство схемотехники» авторы П. Хоровиц и У. Хилл. Последнее издание этого занимательного трехтомника вышло в 1993 году.

В книге рассказывается практически обо всем, что использовалось в то время продолжает использоваться до сих пор. При этом авторы, даже самые сложные схемы объясняют просто, что называется «на пальцах», используя минимальное количество формул. Книга содержит множество практических схем с примерами их расчетов. Текст книги, рассчитанной на массового читателя, достаточно прост и дружелюбен, содержит некоторое количество юмора. Поэтому не надо бояться прочтения этого трехтомника.

С таким же названием есть несколько книг и других, более современных авторов, которые также можно скачать в Интернете, либо купить бумажный вариант в интернет магазине. В этих книгах можно найти сведения по современной элементной базе, ведь электроника развивается быстрее всех остальных областей науки и техники.

​В курсе рассматриваются основные методы расчета установившихся и переходных процессов в электрических цепях, их применение к наиболее распространенным в инженерной практике электронным схемам, включая усилители, выпрямители, стабилизаторы, триггеры и другие устройства. Большое внимание уделено свойствам и характеристикам полупроводниковых элементов: диодов, биполярных и полевых транзисторов, тиристоров, операционных усилителей, простейших логических элементов. Отдельные главы посвящены схемотехнике цифровых устройств, включая ЦАП и АЦП. Комплекс тестовых и индивидуальных заданий позволит овладеть практическими навыками проектирования и расчета электронных схем, необходимых для осуществления профессиональной деятельности..

Формат

Еженедельные занятия будут включать просмотр тематических видео-лекций, изучение текстовых материалов с примерами, иллюстрирующими теоретические положения, выполнение тестовых заданий с анализом ответов и с рекомендациями обучающимся, а также выполнение учебных и контрольных заданий, в которых будет использоваться стандартное приложение для построения и анализа электронных схем. Предусмотрено промежуточное контрольное тестирование по каждому разделу курса и итоговое контрольное тестирование по всему содержанию курса.

Информационные ресурсы

1. Аверченков О.Е.. Схемотехника: аппаратура и программы. М.: ДМК Пресс, 2012. 588 с.
2. Ткаченко Ф.А. Электронные приборы и устройства. Минск: Новое знание; М.: ИНФРА-М, 2011. 682 с.
3. Попов В.П.. Основы теории цепей. М.: Юрайт, 2012. 696 с
. 4. Бурбаева Н.В., Днепровская Т.С. Основы полупроводниковой электроники. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2012. 312 с.
5. Цифровая схемотехника: учеб. пособие для студентов / Е. П. Угрюмов. – Изд. 3-е, перераб. и доп. – СПб.: БХВ-Петербург, 2010. – 816 с.: ил.; 24 см. – ISBN: 978-5-9775-0162-0
6. Музылева И.В. Элементная база для построения цифровых систем управления. – М. Техносфера, 2006. – 144с. ISBN 5-94836-099-7
7. Импульсная электроника / Е. Ф. Лебедев, Е. А. Мелешко, Ю. С. Протасов, К. Ю. Сахаров. - Москва: Янус-К, 2011-2013. - (Электроника в техническом вузе. Прикладная электроника / под общ. ред. И. Б. Федорова). - ISBN 978-8037-0549-9.

Требования

Для успешного освоения курса основ электротехники и электроники необходимы знания математического анализа, теории функций комплексного переменного, общей физики.

Программа курса

РАЗДЕЛ 1. Основы теории электрических цепей
Тема 1. Основные понятия теории цепей. Идеализированные пассивные и активные элементы
Тема 2. Система уравнений электрического равновесия
Тема 3. Простейшие линейные цепи при гармоническом воздействии
Тема 4. Методы расчета сложных электрических цепей
Тема 5. Четырехполюсники
Тема 6. Переходные процессы в цепях с сосредоточенными параметрами

РАЗДЕЛ 2. Электронные приборы
Тема 1. Электропроводность полупроводников
Тема 2. Физические процессы в p-n-переходе
Тема 3. Полупроводниковые диоды
Тема 4. Биполярные транзисторы
Тема 5. Полевые транзисторы

РАЗДЕЛ 3. Усилители аналоговых сигналов
Тема 1: Принципы построения усилительных схем.
Тема 2: Усилительные каскады на биполярных транзисторах.
Тема 3: Усилительные каскады на полевых транзисторах.
Тема 4: Усилительные каскады на операционных усилителях (ОУ).

РАЗДЕЛ 4. Элементы цифровой электроники
Тема 1: Базовые элементы цифровой электроники
Тема 2: Схемотехника логических элементов
Тема 3: Последовательностные схемы
Тема 4: Комбинационные схемы
Тема 5: Запоминающие устройства
Тема 6: Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи

Результаты обучения

По окончании освоения дисциплины обучающийся будет способен:

• применять основные законы электротехники и методы расчета и анализа электрических цепей к решению поставленных задач по проектированию электронных устройств;
• ставить и решать схемотехнические задачи, связанные с выбором элементной базы при заданных требованиях к параметрам аналоговых и цифровых устройств, на основе использования основных свойств и характеристик различных полупроводниковых элементов (приборов) и типовых схем, а также на основе знания принципов работы и параметров наиболее распространенных аналоговых и цифровых схемотехнических устройств;

Формируемые компетенции

• способность к анализу, расчету, проектированию и конструированию в соответствии с техническим заданием типовых систем, приборов, деталей и узлов на схемотехническом и элементном уровнях (ПК-1);
• способность строить простейшие физические и математические модели приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения, а также использовать стандартные программные средства их компьютерного моделирования (ПК-2);
• способность аргументированно выбирать и реализовывать на практике эффективную методику экспериментального исследования параметров и характеристик приборов, схем, устройств и установок электроники и наноэлектроники различного функционального назначения (ПК-3);