Алгоритм создания необходимой электрической схемы с нуля

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1521203 писал(а):

Да, сам удивляюсь, как я вообще смог школу окончить... Видимо, случайно.

Ну, в школе-то никто до пенсии не застревал.

В общем-то сейчас перед вами встал вопрос, что вам делать дальше? Очевидно, что вашей нынешней квалификации как инженера-электроника совершенно недостаточно не только для разработки прибора подобного класса, но, даже, чтобы просто поддерживать обсуждение простейших электронных схем на минимальном уровне. Вопрос, ток создаёт в законе Ома напряжение, или напряжение ток - это, простите, чересчур и признак того, что вы руками не трогали даже простейшие схемы. Так что, совершенно не важно, вымучите ли вы сейчас диплом бакалавла или нет, работать по этой специальности сейчас вы не сможете даже подмастерьем. А без практики в электронике делать нечего.

Мне не известно, насколько велико ваше собственное желание освоить эту область? Осваивать её вам придётся самообразованием. После этого, если получится, можно будет попробовать получить бумажку снова. Но зачем вам бумажка, если у вас уже есть одно высшее образование, и вы планировали применять знания в области электроники для собственных исследований в области медицины?

Если вы не сдадитесь - купите немного недорогих инструментов для пайки: пинцет с острыми концами, скальпель, флюс, припой, дешевая китайская паяльная станция с регулировкой температуры практически обязательна. Пособирайте простенькие электронные конструкторы для школьников для начала, разберитесь, как работают их схемы. Вспомните, что вы читали в учебниках ТОЭ, попытайтесь самостоятельно рассчитать эти схемы. Купите Ардуину, попробуйте подключать к ней различные датчики и запрограмировать их обработку. Условный Максим, с которым вы пытаетесь соревноваться, скорее всего, так и делал. Вас либо это увлечёт, либо вы охладеете.

[Solaris86]

EUgeneUS в сообщении #1521215 писал(а):

Какое будет входное в этом случае?

R1.

EUgeneUS в сообщении #1521215 писал(а):

В целом Ваши представления близки к истине, но нужно понимать, что в случае четырехполюсника, нагрузка на выходе (правых контактах) может повлиять на входное сопротивление.

EUgeneUS в сообщении #1521215 писал(а):

И наоборот, подключение ко входу источника с малым внутренним сопротивлением, будет влиять на выходное сопротивление.

Так как же тогда указывают входное и выходное сопротивления по умолчанию, если они могут меняться? Получается, входное и выходное сопротивления по умолчанию будут рассчитываться при условии отключения источника питания от входа и нагрузки от выхода?

-- 04.06.2021, 21:16 --

realeugene
Всё верно... Желание освоить область значительное, только вот когда нет понимания, мотивация быстр сходит на нет. К сожалению, преподавать схемотехнику нам назначили аспирантов, один из которых сам знал так себе, а второй вроде и знал, но доносить эти знания особо не стремился... Я расстроился по этому поводу, потому что после ТОЭ схемотехника была для меня таким же любимым и интересным предметом. В общем, я надеюсь, что понимание придёт рано или поздно.

-- 04.06.2021, 21:20 --

realeugene в сообщении #1521218 писал(а):

Осваивать её вам придётся самообразованием. После этого, если получится, можно будет попробовать получить бумажку снова. Но зачем вам бумажка, если у вас уже есть одно высшее образование, и вы планировали применять знания в области электроники для собственных исследований в области медицины?

Хочется завершить гештальт. Я готов самообразовываться, я неоднократно писал об этом. Но на примере источника тока я могу сказать, что я его как не понимал, так до сих пор и не понимаю на глубоком уровне, потому что не приходилось с ним сталкиваться нигде, кроме абстрактных задач по ТОЭ... То же самое касается и операционных усилителей, что-то рассчитывал в задачах по готовым формулам, но достаточного понимания это не дало.

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1521220 писал(а):

То же самое касается и операционных усилителей, что-то рассчитывал в задачах по готовым формулам, но достаточного понимания это не дало.

Потому что у вас не возникло в голове образное представление его работы и зачем это вообще считается. Также в случае операционного усилителя крайне полезно понимать, как именно получаются эти вообще говоря тривиальные "готовые формулы".

А у вас есть хотя бы простейший мультиметр?

[Solaris86]

realeugene в сообщении #1521222 писал(а):

А у вас есть хотя бы простейший мультиметр?

Да, есть Fluke 17B+.
В операционных усилителях я пытался разбираться, изучая их внутреннее устройство, принципиальную схему, но это также окончилось ничем.

[EUgeneUS]

Solaris86
По поводу идеального источника тока.
По определению - это такой источник, который поддерживает одинаковый ток на любом сопротивлении нагрузки.
То, что у него бесконечная ЭДС и бесконечное сопротивление - это следствие определения. Легко выводится из закона Ома (попробуете вывести?).

Наш измерительный конденсатор - хороший пример источника тока, близкого к идеальному.
ЭДС у него известно какая - мы подали на конденсатор 500 вольт, например.
Ток - пусть 1 пикоампер на нагрузке ноль Ом. Какое у него внутреннее сопротивление? $R = U/I = 500 \cdot 10^{12} = 0.5 \cdot 10^{15}$. Это огромное сопротивление, половина петаома!
Если мы нагрузим этот источник огромным сопротивлением в 100 ГОм ($10^{11}$ Ом), например, ток изменится ничтожно, на 2 десятитысячных от начальной величины.

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1521224 писал(а):

Fluke 17B+.

Флюки - не самые дешевые приборы, хоть и качественнее китайцев, конечно. Значит, деньги у вас есть на своё увлечение. В общем, попробуйте с этим поиграться, как это делают дети.
Купите простенький осциллограф. Будет гораздо увлекательнее исследовать работу схем. Источник питания, чтобы питать схемы. Провода. Макетки. Компоненты по мере потребности. Мир DIY широк.

В операционниках начинать их исследования исходя из их внутреннего устройства не нужно категорически. Начинать нужно с модели идеального операционника и схем его включения, постепенно переходя к отличию реальных операционников от идеальных. Операционники - это сложно устроенные внутри схемы с обычно почти идеальным поведением снаружи. Их для этого и разработали, чтобы упростить жизнь инженерам и приблизить работу схем к идеальным.

[EUgeneUS]

Solaris86 в сообщении #1521220 писал(а):

Так как же тогда указывают входное и выходное сопротивления по умолчанию, если они могут меняться? Получается, входное и выходное сопротивления по умолчанию будут рассчитываться при условии отключения источника питания от входа и нагрузки от выхода?

для пассивных четырехполюсников - это почти всегда так. Это должно было проходиться на ТОЭ.
Если же у нас усилительный каскад, то часто входное сопротивление слабо зависит от нагрузки.

-- 04.06.2021, 22:08 --

EUgeneUS в сообщении #1521209 писал(а):

Это, кстати, одна из типовых схем включения, называется Transimpedance amplifier
, TIA.
Выше ТС предлагалось включать несколько по-иному, но можно и так.

И опять немного подумал, почитал, и пришел к выводу, TIA в данном случае хуже. Из-за его нестабильной работы на емкостном источнике. А у нас сильно ёмкостной источник. И компенсирующий конденсатор в цепь ООС поставить нельзя, из-за огромного сопротивления в цепи ООС и утечек в конденсаторе....

Так что лучше, как раньше предлагали - холодную обкладку конденсатора на землю через большое сопротивление (10-100 ГОм), а ОУ включать по схеме повторителя (с КУ=1 по напряжению)

[Emergency]

EUgeneUS в сообщении #1521209 писал(а):

Выше ТС предлагалось включать несколько по-иному, но можно и так.

Мне кажется, что у TIA с шумами дела получше. Нет?

[Theoristos]

Solaris86 в сообщении #1521224 писал(а):

В операционных усилителях я пытался разбираться, изучая их внутреннее устройство, принципиальную схему

Это крайне неверная метода.

Двухтомник Хоровица и Хилла вам ещё не советовали?

-- Сб июн 05, 2021 21:53:48 --

realeugene в сообщении #1520919 писал(а):

Пикоамперные токи - возьмите готовые операционники с фемтоамперными токами утечки, такие операционники были у Analog Devices, включите по схеме трансимпедансного усилителя.

Ага, щаз.
Это вообще-то назвается "открытой ионизационной камерой". Со всеми вытекающими, если работать она должна на столе, а не в реакторе.
Ограждающие кольца, встроенные в янтарные изоляторы, электрометрические лампы, изоляция от статики, фторопластовые платы с входными цепями навесным монтажом...

realeugene в сообщении #1520919 писал(а):

Только пикоамперная аналоговая техника требует особой аккуратности

Ага, вот-вот (с) анекдот.

Solaris86 в сообщении #1520729 писал(а):

Это вообще реальная для меня задача в срок до 09.06.2021?

Для такого срока самое реальное - воспроизвести школьный электрометр с коаксильным конденсатором.
Почти без шуток.

[EUgeneUS]

Theoristos в сообщении #1521357 писал(а):

Двухтомник Хоровица и Хилла вам ещё не советовали?

Советовали

Theoristos в сообщении #1521357 писал(а):

Это вообще-то назвается "открытой ионизационной камерой". Со всеми вытекающими, если работать она должна на столе, а не в реакторе.
Ограждающие кольца, встроенные в янтарные изоляторы, электрометрические лампы, изоляция от статики, фторопластовые платы с входными цепями навесным монтажом...

Да ладно нагнетать
Единицы пикоампер легко измеряет ada4530. С 10 ГОм в шунте или в ООС при включении TIA. Без янтарных изоляторов, но с некими ухищрениями на печатной плате. А с навесным монтажом и с 100 ГОм резистром будет работать, если один любитель слаботочных измерений не врет. А это уже десятые пикоампера.

[Emergency]

EUgeneUS в сообщении #1521380 писал(а):

но с некими ухищрениями на печатной плате.

+100500
Простое заземленное колечко вокруг входа TIA уже творит чудеса.

[Solaris86]

Кстати, ещё момент, который не понятен - гальваническая развязка.
Есть развязывающий трансформатор, у которого первичная и вторичная обмотка одинаковые, то есть коэффициент трансформации - 1.
Пусть у нас есть сеть с действующим напряжением 220 В и частотой 50 Гц.
Что не ясно:
1. Как я могу получить на вторичной обмотке такое же напряжение 220 В? Я ведь не могу просто подключить первичную обмотку к розетке, тогда будет короткое замыкание и она сгорит. Если же я подключу через резистор, то на нём произойдёт падение напряжения и на первичной обмотке будет уже меньше 220 В, и следовательно, на вторичной обмотке тоже. Если же я вторичную обмотку возьму с большим количеством витков, чтобы с учётом этого резистора получить коэффициент трансформации больше 1 так, чтобы на вторичной обмотке при этом было 220 В, то это уже не будет развязывающий трансформатор.
2. В чём разница, если человека дёрнет током от розетки 220 В или вторичной обмотки развязывающего трансформатора 220 В, в чём выражается эта самая безопасность, если ток через тело человека в обоих случаях будет один и тот же?

-- 06.06.2021, 16:06 --

Отдельный вопрос по цитате из википедии:
Безопасный разделительный трансформатор — разделительный трансформатор, предназначенный для питания цепей с наибольшим рабочим напряжением не более 50 В переменного и 120 В постоянного тока (п. 1.7.85. ПУЭ).
Я не понимаю, как через трансформатор можно передавать постоянный ток?

[Dmitriy40]

Solaris86 в сообщении #1521437 писал(а):

Я ведь не могу просто подключить первичную обмотку к розетке, тогда будет короткое замыкание и она сгорит.

Можете, не сгорит. Вы забыли про индуктивность обмотки. Холостой ход трансформатора (без подключенной нагрузки во вторичке или вовсе без последней) вообще самый лёгкий режим трансформатора.

Solaris86 в сообщении #1521437 писал(а):

В чём разница, если человека дёрнет током от розетки 220 В или вторичной обмотки развязывающего трансформатора 220 В, в чём выражается эта самая безопасность, если ток через тело человека в обоих случаях будет один и тот же?

В том что во первых первичная обмотка (и сеть) может находиться под потенциалом существенно более 220В относительно земли и ток соответственно будет больше, а во вторых, коснувшись одного вывода обмотки для сети/первички (если не заземлённого провода сети конечно, причём часто заранее не угадаешь какой из двух фаза, а какой ноль) вы получите ток через себя и землю, а для вторички цепь тока окажется разомкнута (через воздух считаем не пойдёт), ведь она вовсе не обязательно заземлена, и те же 220В не ударят. Если не хвататься за оба вывода обмотки одновременно. Потому безопаснее.

Solaris86 в сообщении #1521437 писал(а):

Я не понимаю, как через трансформатор можно передавать постоянный ток?

Нельзя. Но если после трансформатора стоит выпрямитель, то на его выходе должно быть не более 120В.

[realeugene]

Solaris86 в сообщении #1521437 писал(а):

2. В чём разница, если человека дёрнет током от розетки 220 В или вторичной обмотки развязывающего трансформатора 220 В, в чём выражается эта самая безопасность, если ток через тело человека в обоих случаях будет один и тот же?

Если вопрос про гальваническую развязку как элемент техники безопасности - в случае прямого подключения к розетке есть риск, что вы незаметно для себя возьмётесь одной рукой за какой-нибуть заземлённый металлический предмет возле себя: металлический стол, батарею, трубу, выступ арматуры; а второй рукой - за фазу, и вас убьёт. При использовании разделительного трансформатора нужно взяться двумя руками именно за два соединённых с устройством провода. То есть гарантии не погибнуть нет всё равно, если работать неаккуратно, но риск случайного попадания меньше.

Сейчас ещё полезно использовать УЗО.

В медицинской аппаратуре, подключаемой к непосредственно к человеку, требования к гальванической развязке и другим средствам защиты ещё более жесткие.

Если вопрос про гальваническую развязку в системах связи - она используется для уменьшения синфазных помех.

-- 06.06.2021, 19:21 --

Solaris86 в сообщении #1521437 писал(а):

Я ведь не могу просто подключить первичную обмотку к розетке, тогда будет короткое замыкание и она сгорит.

Вы по кокому конкретно учебнику изучали ТОЭ?
Что такое "трансформатор" и как он работает вы не знаете в результате совсем.

[Solaris86]

Dmitriy40
realeugene
Благодарю!

realeugene в сообщении #1521471 писал(а):

Вы по кокому конкретно учебнику изучали ТОЭ?
Что такое "трансформатор" и как он работает вы не знаете в результате совсем.

Дело не в учебнике, а в программе: мы по программе не изучали трансформаторы.