Теорминимум аналоговой электроники: 12 карточек
Карточки ниже — справочник для retrieval-разминок. Полноценное первое знакомство с каждой темой: зачем в проекте → суть → разобранный пример на числах нашего звукоснимателя → типичные ошибки → мини-проверка. Провалил мини-проверку по карточке — возвращаешься в её разбор, не в конспект «вообще».
Правило пользования: карточка вводится на том занятии, где без неё нельзя собрать узел, — не раньше. Здесь они собраны вместе как справочник для retrieval-разминок и подготовки к «допросу жюри». Каждая карточка: формула → смысл в одну строку → где это стреляет в нашем проекте. Всё, что глубже (комплексные числа, ряды Фурье, h-параметры, z-преобразование), — осознанно за бортом: для аналогового фронтенда и понимания DSP-тракта это избыточно.
Ток = напор/сопротивление. Стреляет везде: от резистора светодиода (зан. 1) до тока через защитный диод при пике 50 В (зан. 11: I=(50−5)/100к≈0,45 мА).
Что греется и насколько. Стреляет: проверка 0,25-Вт резисторов (зан. 1), расчёт часов работы от LiPo (зан. 26: ёмкость/ток).
Два резистора делят напряжение пропорционально. Стреляет: bias на ½ питания (зан. 9), подтяжки логики (зан. 4), и антипример — наводка через ёмкость 0,5 пФ на узел 10 МОм это тоже делитель (зан. 13).
Нагрузка встаёт параллельно нижнему плечу и портит расчёт. Стреляет: почему кодек (20 кОм) без буфера съест сигнал с 10-МОм узла — центральная мысль всего фронтенда.
Сопротивление падает с частотой: Xc = 1/(2πfC). Стреляет: разделительные C1/C2 (зан. 8), блокировка питания 100 нФ, почему пьезо — «конденсатор 480 пФ».
Граница «пропускаем/режем», −3 дБ. ГЛАВНАЯ ФОРМУЛА МОДУЛЯ: срез фронтенда 33 Гц (зан. 7), bias-фильтр, полюс защитного резистора, HPF 30 Гц в DSP — одна формула, четыре применения.
Логарифмическая линейка слуха: −3 дБ = граница, −20 дБ = в 10 раз тише. Стреляет: АЧХ (зан. 10), «гул упал на 20 дБ» (зан. 13), спектры librosa.
①Входы тока не берут. ②Выход делает всё, чтобы входы сравнялись. Из двух правил выводится ВСЁ: повторитель (зан. 8), виртуальная земля charge amp (зан. 12), VREF-буфер (зан. 9). Не работают без обратной связи — тогда это компаратор.
Источник отдаёт честно, если вход «легче» его нагрузить: Rвх ≫ Rист. Стреляет: пьезо (Rист огромно) → нужен вход ≥10 МОм; выход ОУ (Rист мало) → кодек доволен. Буфер = преобразователь импеданса.
Проводит в одну сторону после порога (Шоттки 0,3 В, кремний 0,7 В). Стреляет: защита входа к шинам (зан. 11), защита от переполюсовки LiPo (1N5819), обратный диод реле = родня пьезо-пику.
MOSFET: напряжение на затворе открывает канал (logic-level = открыт уже от 3,3 В); BJT: ток базы управляет током ×h21э. Правило дуракоустойчивости: 100 Ом в затвор + 100 кОм на исток, диод на индуктивной нагрузке. Стреляет: раздел F BOM, сервисные ключи G031.
Перед покупкой любого чипа читать: Supply Voltage (влезаем?), Input Bias Current (для наших МОм: ≤100 пА), Rail-to-Rail?, GBW/скорость, Absolute Maximum (что его убьёт). Стреляет: почему TL071 мимо (зан. 8), вся колонка «критерий эквивалентности» BOM.
Как пользоваться на retrieval-разминках: наставник называет номер карточки — ученик воспроизводит формулу и «где стреляет» без подглядывания; раз в фазу — обратная игра: наставник называет узел схемы, ученик — номера карточек, на которых узел держится (буфер = 4+8+9; защита = 1+10; bias = 3+5+6). К занятию 35 ученик должен собирать любой узел проекта из карточек как из кубиков — это и есть готовность к вопросам жюри.
Чего здесь нет и почему: комплексных импедансов (качественного «Xc падает с частотой» хватает для всех расчётов модуля), теории полупроводников (диод и транзистор берём феноменологически — «клапан» и «ключ»), устойчивости ОУ и полюсов (одно практическое правило: 100 нФ у питания, и возбуждения не будет). Если ученик упирается в границу и спрашивает «а почему внутри так» — это признак готовности, наставник выдаёт следующий уровень индивидуально; но модуль его не требует.