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电路部分知识


当作普及?

郭俊 <[email protected]>

今日内容

  • 电子元器件
  • 信号(数字,模拟)
  • 传感器+信号分析

电子元器件

常见元器件:电阻电容电感等等

电阻

欧姆,额定功率(电阻)一般为 0.25W,允许使用的最大功耗值

阻值误差(温度影响,工艺影响,温度范围),材质,金属?半导体?

误差示例:1%, 10%

数字标记:

  • 101 = 10 * 10^1 = 100ohm
  • 102 = 10 * 10^2 = 1kohm
  • 103 = 10 * 10^3 = 10kohm
  • 1K5 = 1500ohm

色环电阻

其实挺麻烦的。反正拿万用表可以测。

电阻分类

  • 碳膜电阻
  • 金属膜电阻(常见贴片,误差小)
  • 线绕电阻(滑动变阻器?附加电感大,可通过电流高,精度高,只在直流与低频率电路中)
  • 排阻,一个公共端。常见为上下拉电阻。
  • 电位器
  • X敏电阻(传感器?)

注意事项

万用表测电阻时手不要摸着。人电阻 10MOhm。

电阻两端所加电压不要超过极限值(额定电压),否则发热击穿(电容尤其重要,BOOM!!!)

高频电路中,需要考虑电阻的等效模型(电阻很可能表现出容性,电阻特性可能显现不出来)

  • 阻串感,再与容并

电容

隔直通交流

单位:pF, uF, nF,...

注意耐压值!!!

注意正负极!!!

注意最好在耐压值的 1/sqrt(2) 以下(要留下安全间隙)

漏电:注意。注意最高温度

分类

  • 瓷片电容:廉价,容量不大,电容要求不高
  • 独石电容:材质好容量大耐压高无极性
  • 电解电容:有极性,容量大耐压低漏电大,尽量远离发热器件
  • 钽电容:稀有金属,容量大准确稳定漏电小价格挺高的
  • 云母电容,主要在高频电路中
  • 可变的,etc

标记

103: 同上,但是单位为 pF 105:1uF

注意事项

极性,耐压值

电感

特性相反,注意最大功率

二极管

有标示则为截止位

分类

光电/发光二极管

开关二极管,注意最大频率

光电耦合隔离

控制电路与驱动电路之间会有互相影响

电机是感性器件,开启与停止时会有各种干扰与瞬间电流。注意隔离:

例子:电-光-电,利用光电耦合器件解决共地的问题

集成芯片

模拟部件与数字部件两大类

高速数字电路:注意信号完整性,时钟电路各种干扰

可能的信号完整性问题:

  • 单一网络的信号质量
  • 多个网络的串扰
  • 阻抗压降
  • 电磁辐射问题

数字芯片

Vcc/GND

芯片引脚:123..

逆时针标记,印刷型号一面向上,半圆缺口左手侧,圆圈是引脚1

反相器可以用来电平转换(易于理解)

施密特触发器:延迟转换效应(反相器)

TTL:未使用引脚可以悬空(默认为高?)

CMOS:未使用引脚必须接地或接高

注意不同电压标准之间的转换

OC:集电级开路,等等,电平转换,接口电路,后接上下拉电阻?等等

使用注意方法

先去网上找数据手册(datasheet),参数,合理规划芯片使用,不要搞错引脚

不要看中文资料,看英文资料


机器人电源

AC转换,DC,直流电压转换,电脑电源应用

市电:功率较大比较好,现场应该不会用

半波整流,全波整流

蓄电池:功率大,体积大,非常重

手机,一次性(功率不够)

锂电池比较好,注意锂电池不要接反,爆炸后果很恐怖,不要无人充电

稳压:降压稳压器

78XX 系列

注意不同型号不同电流与电压输出(以上是线性稳压,多余电压加载在芯片上,注意最大工作功率)

另外,开关稳压,缺点:输出的电压会为锯齿波等等,电源质量不怎么样,但是转换效率非常好

注意散热问题

可以自己焊接外围电路(旁路电容),以及下一级之前的电容起蓄电池作用

电脑电源

可以考虑台式电脑的电源箱子


MCU 初步

单片机的简单常识

与 CPU 有所不同,常见用于控制,而不是用于运算

“最小系统”

嵌入式系统:单片机/DSP/FPGA/基于ARM核的系统

至少有电源、晶振、复位。

不推荐使用内置RC震荡电路,尤其是像RS232通信对时钟要求比较高,建议使用外部晶振。


传感器初步

外部传感器,内部传感器

信号处理基本过程,etc

例子:微动开关,接触传感器


电路设计软件

  • Altium Designer
  • Protel,上手容易,当年自己设计电路,现在比较少

电路仿真:

  • Proteus,可以仿真51系列及其外围电路
  • Cadence:高端内容

PCB板子设计:转换图纸,要有经验的人来检查一下,手工检查布线,元器件封装库可以自己建立自行设计