Como interpretar um esquema em termos de entrada / saída [fechado]

Sou programador que estuda eletrônica por hobby (mas sério, não apenas por diversão). Considero-me ter um conhecimento razoável em eletrônica digital. Por exemplo, eu já descrevi processadores, GPUs simples, placas de rede, controladores de RAM etc. em VHDL e depois em um FPGA. Em relação à eletrônica digital, esse é o tipo de conhecimento que tenho até agora.

Agora, quero melhorar meu conhecimento em eletrônica analógica. Até agora, estudei: transistores, amplificadores bjt, opamps, circuitos RLC, filtros passivos e ativos, fontes lineares simples e alguns CIs clássicos como o 555, por exemplo.

Mas o que ainda falta é a capacidade de ler e entender um esquema de circuito anologico no seguinte sentido: quando vejo um esquema de circuito digital, é fácil identificar onde estão as entradas e as saídas, como os dados fluem através do circuito e como cada estágio transforma o sinal de entrada. Por exemplo, a imagem a seguir é fácil de raciocinar em termos de entradas e saídas.

Mas ao ler um esquema de circuitos analógicos, ainda não posso dividir o esquema em blocos / partes sozinho, mesmo com um estudo cuidadoso. Por exemplo, o seguinte esquema (um SPMS):

Por causa de tantas conexões em série e paralelas e porque a corrente pode fluir nos dois sentidos em algumas partes dos circuitos, é difícil para mim raciocinar em termos de entrada e saída.

Então, eis a minha pergunta: existe uma maneira de ler e interpretar esquemas de circuitos analógicos em termos de entrada / saída da mesma maneira que é possível para esquemas digitais (portas lógicas, por exemplo)? Ou para circuitos analógicos, existe outra maneira de raciocinar sobre o circuito? Em outras palavras: existe uma maneira sistemática, uma maneira algorítmica, de ler e interpretar esquemas analógicos ou cada circuito requer uma análise ad-hoc? Existe uma abstração que os engenheiros elétricos usam?

O que eu tentei até agora: raciocinar sobre um circuito usando a abstração de sinais; tente dividir um circuito em termos de buffers (devido à impedância de entrada / saída), mas isso não funcionou até agora porque: nem todos os circuitos têm buffers ou funcionam com sinais. Eu também tentei dividir um circuito olhando primeiro para os ICs e depois para os componentes discretos ao seu redor. Então eu iria na folha de dados do IC e lia para instruções lá. Mas isso também não funcionou em todos os casos, porque nem todos os circuitos possuem CIs.

Meus objetivos são: dado um esquema, tente identificar blocos funcionais: filtros, amplificadores etc e; ser capaz de projetar (para mim esse é o objetivo mais importante) esquemas de complexidade como o SPMS acima. Portanto, para ambos os casos, preciso entender como um estágio está conectado a outro.

Peço desculpas se minha pergunta for um pouco vaga. Como eu disse, sou programador, não engenheiro elétrico e ainda me falta palavras-chave e conceitos. Se possível, ajude-me a melhorar minha pergunta.

É tudo sobre identificação de padrões, e você obtém isso analisando esquemas mais simples e construindo a partir daí. Geralmente, as pessoas escolhem os padrões de design a partir de um conjunto bastante limitado de opções e, assim que você reconhece algumas, pode começar a ter uma idéia do que partes do design fazem. Depois disso, você pode "ignorá-las" e concentrar seus esforços na compreensão de bits que você não conhece.

Costumo encontrar um desafio é o layout real do esquema. Por exemplo, no seu esquema SMPS, é claramente feito para caber firmemente em um espaço retangular, para que alguns padrões não estejam em sua organização de livros didáticos. Pratique, pratique, pratique e pergunte aqui quando precisar de ajuda :)

O contexto do esquema fornece a rota inicial para o circuito.

Por exemplo, você ilustrou um SMPS. Por definição, isso requer uma entrada de energia e fornece uma saída DC regulada. Agora você precisa digitalizar o esquema, até encontrar as palavras 'INPUT FILTER' no canto superior esquerdo e 'DC OUTPUT no canto superior direito.

Dentro desse circuito, haverá muitos blocos que individualmente têm uma entrada e uma saída, e são unidos para executar a função geral. Aqui, a identificação da peça é sua amiga e, depois de pesquisá-las algumas vezes, você se acostumará com os números rapidamente. O TL494 e o 78L05 são um controlador de modo de chave e um regulador de tensão de baixa potência, respectivamente. Você lê as folhas de dados para elas, e elas dizem o que as peças fazem e quais são as funções dos pinos.

Os exemplos que você escolheu para digital versus analógico são um pouco extremos. Se você publicou o esquema de um MCU, com barramentos entre RAM e ALU e periféricos e ... você obtém a ideia geral, nenhuma entrada ou saída é óbvia, a menos que você saiba o que está procurando. O equivalente analógico em complexidade para sua função lógica ABC estaria em algum lugar entre o TL494 e o 78L05. O equivalente do SMPS seria o MCU.

Acostume-se aos números, use o google para as planilhas de dados, decomponha-se em blocos funcionais (como um periférico SPI), comece de maneira simples e com muita prática. É perfeitamente normal que sua cabeça exploda quando você entra em um novo campo.

Você pode ter estudado opamps e 555s, mas construiu alguma coisa com eles? A eletrônica é realmente uma disciplina prática. Se você não deseja obter uma placa de ensaio e um DMM, pelo menos brinque com um simulador de circuito. Leio os manuais de programação e acho que entendo, mas não é até que eu tenha algo muito além do trabalho 'Hello World' que percebo que não entendi e faço agora.

Eu acho que você está procurando algum tipo de fluxograma, algo que possa ser avaliado por algum algoritmo, do início ao fim, como um programa de computador. Você espera que o esquema descreva o que a máquina faz. Mas o engenheiro elétrico analisa um esquema para ver como a máquina é construída. Ele usa a experiência, o contexto e outros recursos para ver o que faz e como funciona.

O "esquema esquemático" digital que você fornece é um passo além do esquema esquemático. Onde está a fonte de alimentação? Que tipo de CI eu uso? Quais portões estão em quais CIs? Quais são os números dos pinos? E quanto a desacoplar capacitores? Conectores? Proteção ESD?

Nada diz que esquemas em um nível semelhante de abstração não possam existir para circuitos analógicos. Por exemplo, aqui está um rádio definido por software muito básico:

^{simular este circuito - esquemático criado usando o CircuitLab}

Aqui está outro, um Softrock Lite II :

A única diferença é a quantidade de detalhes presentes no esquema. Um destila o circuito em blocos funcionais com entradas e saídas claras. O outro fornece uma descrição completa de cada componente físico no circuito e como eles estão conectados.

Você perguntou como interpretar esquemas em termos de entrada e saída. Se é o tipo de esquema que mostra blocos funcionais, é fácil.

Mas se é do tipo que mostra um circuito eletrônico, geralmente não é possível. Um circuito eletrônico é uma máquina, como um relógio ou um motor a jato ou um apontador de lápis. O esquema é como um modelo: mostra como construir a máquina, não o que ela faz. O esquema não é um fluxograma. Os componentes eletrônicos não funcionam um de cada vez, como as instruções de um programa de computador. Eles correm todos de uma vez. Uma linha em um esquema não está necessariamente conectada a uma entrada em uma extremidade e uma saída na outra extremidade. Não indica um fluxo de informações. Pelo contrário, apenas indica que duas partes estão "tocando", eletricamente falando.