硬件电路基础
1 电学基础
1.1 基本概念
① 电流
定义：电荷在单位时间内通过导体横截面的流动量。(不用背)
字母表示： I
单位： 安培（A）
1A = 1000mA = 10^6μA
大： K 、M、G
小：m、μ、n
——常用的是：mA
② 电压
定义：电场施加在电荷上的力量，使其在电路中移动的能量。（不用背）
字母表示：U
单位：伏特（V） 1V = 1000mV = 10^6μV
1KV = 1000V
——常用的是：mV、KV
③ 电阻
定义： 导体对电流的阻碍作用就叫该导体的电阻（不用背）
字母表示：R
单位：欧姆（Ω） 1MΩ = 1000KΩ
1KΩ = 1000Ω
——常用的是：MΩ、KΩ
注：电流：电荷的流动
电压：让电荷流动的驱动力
电阻：对电流流动的阻碍
———————————————————————————————————————
④ 电路
专业名词： 电源、用电器
三种状态：断路、通路、短路
⑤ 交流电和直流电
直流电（DC）：电流的大小和方向不随时间变化。 简称DC。
交流电（AC）：电流的大小和方向随时间做周期性变化，具有频率，频率单位是HZ。 简称AC。
注：直流电是由 电池 等一次能源转换为二次能源，而交流电则是由发电机通过电力电子技术实现。
直流电原理：电池内部包含化学反应，通过将化学能转换为电能来产生直流电。当电池与电路连接时，电流将从高电位流向低电位，从而提供动力来运行各种电子设备和电动工具。
交流电原理：发电机转子绕组中通入三相交流电，在定子绕组中产生旋转磁场，从而输出三相交流电。交流电机的主要优点是可以使用煤炭、天然气等一次能源来发电，同时还可以调节交流电的频率和电压，以满足不同的需求。
⑤ 强电和弱电
强电： 用于能量传输， 通常电压较高 ——传输能量
弱电： 用于信号传输， 通常电压较低 ——传输信号 安全电压： 交流36V，直流24V
注：强电（传输能量）：分为 交流（AC）、直流（DC）???
弱点（传输信号）：分为 数电、模电
强电的频率一般是50Hz，称“工频”，也就是工业用电的频率；而弱电的频率往往是高频或特高频，以KHz（千赫）或者MHz（兆赫）为计量单位。 ？？？？
1.2 常见定律
① 欧姆定律
I = U / R
注意： 计算前，单位统一成基准单位：A、Ω、V
② 功率计算
功率：
定义：单位时间内做的功，表示电能消耗的快慢
字母表示： P
单位： 瓦特（W）， 1KW = 1000W，1W = 1000mW
计算定律：
P = U * I
P = U * U / R
P = I^2 * R
③ 焦耳定律
热量：
定义：指定时间消耗的能量
字母表示： Q
单位：焦耳(J) 1KJ = 1000J
焦耳定律：
Q = P * t
Q = I² * R * t
Q = U² / R * t
Q = U * I * t
KWh(度，千瓦时) ——一小时消耗的能量
一大卡为一千J
mAh 550mAh/9V = 0.00495 KWh
AH
④ 串联电路
串联分压
I总 = I1 = I2 ...
R总 = R1 + R2 ...
U总 = U1 + U2 ...
⑤ 并联电路
并联分流
I总 = I1 + I2 ...
1/R总 = 1/R1 + 1/R2 ...
U总 = U1 = U2
注：并联电阻在线计算器：https://www.jisuanla.com/electronic/resistrs.php
2 常见电子元器件
2.1 电路仿真软件
circuit.js
2.2 电阻器
① 电阻参数
1. 阻值
2. 额定功率
3. 精度 ——常用±1%（F）、±5%（J）
② 常见电阻
1. 固定电阻
碳膜电阻
金属膜电阻
绕线电阻
厚膜电阻
薄膜电阻
2. 可变电阻
3. 特种电阻
光敏电阻：光照越强阻值越小
压敏电阻：两端电压超过额定电压时，阻值降低。
③ 阻值识别
1. 直接标注
2. 两位有效数字 ——R表示小数点
3. 三位有效数字
4. 精确电阻（两个数字+字母） ——对照表查询
5. 色环法
精度字母表示： F: 1%，J: 5%
精度代号A=±0.05%、B=±0.1%、C=±0.25%、D=±0.5%、F=±1%、G=±2%、J=±5%、K=±10%、M=±20%。
—————————————————————————————————————————
2.3 电容器
① 电容器的概念
定义： 电荷的容器
字母表示： C
电容单位： 法拉（F） 常见： mF、μF（微法）、nF、pF
② 电容器特性
充电、放电
通交、隔直 ————特性：通高频隔低频（指的是电的频率）
注：频率： 电的频率50Hz指的是交流电的方向每秒钟改变50次，方向总共改变100次。
生物一般说的是发声频率： Alice的鲸鱼，其声音频率约为52赫兹
③ 对交流信号的容抗
XC=1/2πfC
对交流信号的容抗 与 频率(f) 成反比，与 电容量(c) 成反比
④ 电容器参数
1. 电容容量
2. 耐压值
3. 容差 ——类比精度（实际容量与额定容量的差值）
⑤ 常见电容器
——读法
1. 固定电容
电解电容（直插式、贴片式） ——电解电容的工作原理基于电解质的电解反应。
通常使用铝或钽作为正电极，负电极由导电材料、电解质和其他材料组成。
瓷片电容
2. 可变电容
3. 超级电容 ——容量大
⑥ 电容器容量识别
1. 直接标注 （常见于插件式电解电容，单位也会标注）
2. 乘方数法 （有效数字+0的个数，默认单位是pF）（常见于瓷片电容）
3. 字母表示 ——字母表示小数点位置及单位
4. 贴片式电解电容（只标数字，默认单位是μF）
2.4 电感器（了解）
① 电感的概念
1. 定义：用一根具有绝缘外皮的铜丝缠绕几圈形成。 ——电生磁磁生电；通直隔交
2. 字母表示：L
3. 单位：亨（H） 常用：mH或者μH
② 电感器作用
充电、放电
通直、隔交
③ 对交流信号的感抗
XL=2πfL
与电感量成正比
与频率成正比
④ 电感器参数
1. 电感量
2. 直流电阻
3. 允许误差
⑤ 常见电感器
1. 磁环电感器
2. 贴片电感器
⑥ 电感器电感量识别
数字字母混合标注，最后的字母表示误差
2.5 继电器
① 作用
小电流控制大电流，开关
② 继电器参数
1. 线圈额定功率
2. 最大切换电压：指继电器触点可以在小于最大切换电压的情况下进行正常的开关操作。
3. 最大切换电流
4. 触电形式：常开、常闭和转换。
③ 常见继电器
1. 单刀双掷 （切换）
2. 单刀单掷 （常开、常闭）
2.6 保险丝
① 作用
超过额定电流熔断，保护后续的元器件
② 参数
1. 额定电压
2. 额定电流
3. 熔断速度
③ 常见保险丝
1. 一次性保险丝
2. 自恢复
2.7 接插件
参数：端子脚间距
2.8 蜂鸣器
① 参数
1. 额定电压
2. 工作电压（范围）：指蜂鸣器可以发出声响的电压范围。
3. 消耗电流
② 分类
无源蜂鸣器
有源蜂鸣器
2.9 电源
① 电池
参数：
1. 额定电压
2. 容量（mAh）
② 稳压电源芯片
作用：
输出稳定的电压
参数：
1. 输入电压
2. 输出电压
3. 输出电流
2.10 万用表的使用
1. 测电阻
2. 测电压
3. 测通断
....
3 模拟电路 半导体元器件
3.1 二极管
注：需要记住二极管的符号表示！！
① 原理
N 型半导体： 掺杂了磷的硅晶体，带负电
P 型半导体： 掺杂了硼的硅晶体，带正电（带空穴）
PN结： P型半导体和N型半导体之间的耗尽层（势垒、PN结）
② 特点和功能
单向导通
③ LED
发光二极管
3.2 晶体管（三极管）
晶体管符号！
① 组成
B 基极
C 集电极
E 发射极
NPN 型电流方向： 给基极施加高电平， 电流从B、C 流向 E
PNP 型电流方向： 给基极施加低电平， 电流从 E 流向 B、C
PN结：p接正极，N接电源负极
从基极流出，为P级（NPN型）
从基极流入，为N级（PNP型）
② 功能
1. 开关
2. 放大信号（该功能用于收音机）
3.3 场效应管（mos管）
——全称：金属 氧化物 半导体 场 效应 晶体管
通过电场来控制电流
电路符号
① 组成
G： 栅极
D： 漏极
S： 源极
nmos（N沟道）： 给栅极高电平导通，电流从D极到S极
pmos（P沟道）： 给栅极低电平导通，电流从S极到D极
nmos：箭头指向栅极（指向——栅极：n）
pmos：箭头从栅极指出（指出——栅极：p）
② 功能
开关
4 典型用例
4.1 电阻
1. 压敏电阻
2. 上拉电阻
将不确定信号钳位在高电平
3. 下拉电阻
将不确定信号钳位在低电平
4. 限流电阻
5. 零欧姆电阻
4.2 电容
隔直通交！ 容抗与频率成反比！
1. 滤波电容
2. 耦合电容 耦合：就是两个电路之间的连接，两个电路传输，保留高频信号
3. 旁路电容：滤除电路中的高频信号。
