Открытый онлайн-курс по цифровой схемотехнике: от истоков до первого устройства

Привет, Хабр! У нас новости. Мы запустили онлайн-курс по цифровой схемотехнике для начинающих. Он подойдет всем, кому интересно собрать из простых компонентов готовое устройство на макетной плате и узнать больше о «внутренностях» электроники. Присоединяйтесь сами или используйте курс для совместного досуга с ребенком, младшим братом или сестрой. Возможно, он поможет не только найти новое занимательное хобби, но и определиться с будущей профессией.

Всего в курсе 11 практических роликов с подробными теоретическими материалами к каждому. Будем не просто смотреть на картинки с электрическими схемами, а проводить эксперименты своими руками. Начнем с истоков: познакомимся с оборудованием и линейными электронными компонентами, а закончим сборкой секундомера с применением микросхем цифровой логики. Все подробности — на странице курса и ниже.

Кому подойдет курс

Мы рассчитываем на интерес учеников средней и старшей школы, но, по сути, верхней границы возраста у курса нет. Он подойдет всем, кому интересно научиться азам цифровой схемотехники. Подростки и взрослые смогут расширить свои знания по физике тока и работе цифровых систем, познакомиться с комбинационной логикой, узнать, как компьютеры запоминают данные, и собрать свои первые устройства на макетных платах.

Дети помладше, которые еще не проходили физику в школе, тоже могут присоединиться к курсу. Скорее всего, им понадобится помощь взрослого: мы начнем с достаточно простых схем, но после знакомства с элементами цифровой логики материал станет ощутимо сложнее. Если у вас есть дети, то это отличная возможность провести вместе часть летних каникул за полезным занятием, которое может перерасти в увлечение и даже дело жизни. 

Мы будем рады, если курс также окажется полезен наставникам и учителям инженерных и робототехнических кружков. Может, вы почерпнете что-то для своих программ и практических занятий.

Чему научатся участники

• Читать и собирать электрические схемы.

• Работать с макетными платами и разными электронными компонентами.

• Конструировать базовые логические элементы на транзисторах.

• Использовать микросхемы цифровой логики серии 4000.

• Собирать свои первые электронные устройства и точно понимать, как они работают.

Что в программе

В программе курса 11 практических роликов, каждый из которых сопровождает подробная статья с теорией. После первого знакомства с оборудованием участники проведут целый ряд экспериментов с разными электронными компонентами. Будут своими руками собирать цифровые схемы, которые лежат в основе всех цифровых устройств и поймут алгоритм их создания. 

Приступить можно в любой момент — материалы курса выложены в открытый доступ. Вас ждут видео и статьи про: 

• Знакомство с оборудованием и электронными компонентами.

• Цифровые сигналы на макетной плате.

• Элементы цифровой логики и цифровые логические микросхемы.

• Устройства комбинационной логики.

• Триггеры для запоминания данных.

• Сборку двух видов секундомеров на макетной плате.

Вот несколько примеров схем, логических элементов и цифровых устройств, которые соберут участники курса:

• Регулятор яркости светодиода.

• Индикатор логических нулей и единиц.

• Инвертор и генератор сигналов.

• Вентили И, ИЛИ и другие на транзисторах.

• Дешифратор 2-в-4.

• Двухвходовой мультиплексор на микросхеме CD4011BE.

• D-триггер и другие виды триггеров.

• Секундомер на двоичном счетчике и сдвиговых регистрах.

Что понадобится для обучения

Курс не требует специальных знаний и опыта. Конечно, знакомиться с цифровой схемотехникой будет легче тем, кто уже изучал физику тока в школе. Но если вдруг закон Ома только впереди по программе или, наоборот, далеко позади, не страшно. Теоретические материалы курса начинаются с самых основ: объяснения, что такое напряжение, сила тока, электрическое сопротивление и мощность.

Для практики понадобится минимум оборудования, которое не требует больших затрат. Это макетные платы, простенький мультиметр с функцией прозвонки и электронные компоненты, например, резисторы, светодиоды и цифровые логические схемы серии CD4000BE. Полный список вы найдете на лендинге курса. Паять и программировать на курсе мы не будем. 

Автор курса

Павел Кириченко

Автор книги «Цифровая электроника для начинающих», а также теоретических и практических занятий в летних школах по робототехнике и информационным технологиям для детей и подростков. Кандидат технических наук, старший инженер по разработке систем на кристалле в YADRO. Профиль на Хабре: @pgkirich.

Где продолжить обучение

Есть несколько вариантов того, как продолжить постигать схемотехнику и инженерное дело: 

1. Те, кому понравилось работать с макетными платами, могут собрать еще много устройств с книгой Павла Кириченко «Цифровая электроника для начинающих». Материал книги гораздо шире того, что вошло в программу курса. Например, можно собрать электронные кубики для игр и даже макет оперативного запоминающего устройства. В книге есть свой список необходимого оборудования, но он во многом пересекается с тем, что понадобится на нашем курсе. 

2. Если хотите проектировать процессоры и другие микросхемы, можете выбрать открытый курс для начинающих из подборки инженера по разработке программного обеспечения Николая Тернового. Лекции и практические задания курсов помогут получить базовые знания и навыки, необходимые для разработки современных микропроцессоров, а также разобраться в устройстве архитектуры компьютера. Здесь есть, например, материалы МФТИ, МИЭТ, MIT и Цюрихского университета.

3. Ученики старших классов и студенты технических специальностей в вузах могут присоединиться к Школе синтеза цифровых схем и освоить современные подходы к проектированию микросхем. Программа Школы построена на базе курса MIT и выверена годами. Кроме полезной теории в нее входит много практики с использованием отладочных плат, необходимого периферийного оборудования и инструментов разработки. Обучение бесплатное.

Присоединяйтесь к курсу и Telegram-чату, где вы сможете задать вопросы по материалу инженерам YADRO и общаться с другими участниками.