模拟电路
基础
- 信号是反应信息的物理量，用电流作为载体的信号；电信号分为模拟信号和数字信号；模拟信号是连续的，数字信号是离散的。
- 模拟电路是用于管理和传递模拟信号的电路，涉及模拟信号的滤波、放大、传递。
- 嵌入式软件开发中，主要用晶体管、场效应管做开关电路（继电器封装体积较大，不适合集成电路）；信号放大、滤波归属硬件工程师
半导体器件
- 硅原子 Si：最外层有4个电子，原子间结合达成8电子更稳定，不导电
- N型半导体
- 在硅中参杂 磷原子P 的带负电半导体
- P型半导体
- 在硅中参杂 硼原子B 的带正电半导体，形成空穴-带正电
- PN结
- 将P型半导体与N型半导体结合构成
二极管
- 单向导通原则
- 实质：PN结，正向电流时-压降非常小，反向安全电流时-几乎截止状态【不超过反向电压】
三极管/晶体管
- 实质：连续两个PN结 接在一起，存在NPN、PNP两种结构
- 发射极-参杂浓度最高，基极-参杂浓度低且很薄，集电极-参杂浓度较低
- NPN型三极管- 箭头在下 - 基极小电流控制集电极大电流
- 串联电源，无论哪个方向，都有一个二极管进行截止
- 作用：通过借助基极施加的正电，迫使集电极正电荷移动，最终回到发射极，形成电流
- PNP型三极管- 箭头在上
三极管放大原理
解说
- 不是真的放大！只是控制，原来100V的电压被三极管的基极控制，随基极电压变化呈曲线变化，但再怎么变化，原本就100V的电池，在电路中怎么“放大”都不会超过100V；
- 期望改变电路中的电压，应使用升压/降压变压器，原理，线圈匝数与线圈两端电压呈正比
状态
- 截止状态：
Vbe < 临界电压，三极管内无电流 - 放大状态：
临界电压 < Vbe < Vce，三级管处于放大状态，总电流且随着Vbe增大而追加放大 - 饱和状态：
Vbe > Vce，电流不会再随着Vbe增大而变化
- 截止状态：
场效应管/MOS管
- MOS全称：金属氧化物半导体-场效应晶体管
- 介绍：
- 晶体管的一种，实现通过电场控制电流，传统晶体三极管是通过电流控制电流-驱动能力较弱
- 场效应管是芯片的底层原理，是芯片中的最小单位
- 应用场景：放大、开关、电压控制、芯片底层等
- 三个接口：漏极、栅极-相当于三极管的基极、源极
- 状态
- 截止：默认由于栅极对应区域内部的电子浓度较低，难以形成电流
- 导通：栅极接入高/低电平时，栅极吸引/排斥对应区域的电荷，由于电场不导通，在对应区域聚集形成较高浓度的电子，协助漏极到源极的电流产生
- 分类
- 结型场效应管-已废弃
- 绝缘栅型场效应管 MOSFET
- 根据箭头指向，左正右负接通
- N沟道 -接负通，聚集N中正电荷，箭头背向栅极接口
- 增强型
- 耗尽型
- P沟道 -接正通，聚集P中负电荷，箭头指向栅极接口
- 增强型
- 耗尽型
电阻
压敏电阻
介绍：一种限压型保护器件，利用其非线性特性，能将电压钳位到一个相对固定的电压值，从而实现后续电路的保护
作用：并联在电路两端，与保险丝配合，作为电路中的过压保护期间，吸收电路中的尖峰电压
工作原理
压敏电阻两端电压低于阈值时，相当于无穷大的电阻，等同断开的开关
压敏电阻两端电压高于阈值时，压敏电阻导通，且电阻极小，相当于短路，从而保护其他电路，同时前置的保险丝电流极大，导致熔断使电路开路
参数
- 压敏电压
- 最大连续电压
- 最大限制电压
- 最大冲击电流
- 响应时间
上下拉电阻
- 上拉电阻：将电阻与一个固定的高电平Vcc相接，使其在空闲状态保持Vcc电平，此时的电阻称为上拉电阻
- 接在引脚和Vcc之间
- 下拉电阻：将电阻与一个固定的低电平GND相接，使其空闲状态保持GND电平，此时的电阻称为下拉电阻
- 接在引脚和地GND之间
- 作用
- 接在输出端，将输出端不确定的信号，钳位在 高/低 电平，保持稳定
- 为什么有不确定的信号？
- 外界磁场/静电等影响，不稳定的干扰
- 为什么不直接接高/低电平，而需要电阻？
- 电阻充当用电器，虽分流，但电压不变；若不接后续输出端的信号将无法再改变
限流电阻
- 作用：将电流大小限制到元器件的正常工作电流
- 参数：压降、工作电流/功率
- 公式：
电流 = 功率 / 压降
零欧姆电阻
- 零欧姆电阻又称跨接电阻器，特殊用途的电阻，阻值很小并非为0
- 应用场景
- 测电路中电流时需串联到电路中，可直接接在零欧姆电阻两侧实现
- 单线板布线中，两个无法连接的点，通过挖空，借助零欧姆电阻器件导通
电容
电容滤波
上电瞬间到稳定电压，过程中会产生很多杂波，利用电容隔直通交的特性，可将杂波过滤掉
分类
低通滤波
高通滤波
耦合电容
- 耦合：两个电路的连接，传递交流信号
- 原理：利用电容 隔直通交的特性，保留电路中要传输的高频信号，去除直流信号
旁路电容
- 原理：利用电容 隔直通交的特性，滤除电路中的高频信号
附录
常用电气符号
| 符号 | 含义 |
|---|---|
| VCC | 电源正极 |
| GND | 地 |
| L | 火线 |
| N | 零线 |
| AC | 交流 |
| DC | 直流 |
| M | 电动机 |
| G | 发电机 |
稳压电源使用
