模电应用笔记（B站黑马网课）

前置基础

• 电流

  描述电子流量

  常见大小：嵌入式待机电流10mA，笔记本电脑3A...

• 直流vs交流

  直流一般用于需要稳定电流的电器，eg手机、电动车，损耗小，不方便改变电压

  交流一般用于大功率电器，eg家电，损耗较大，但是方便改变电压

• 电压

  ==电势能

  表示具有的能量

电压越高，电子移动得越快（动能）

• 电器规格常识

  适配器，eg. 5V1A, 1A指的是最大输出电流，实际电流看负载

  

  上图为可调电源使用方法

  电压过大会使电流增大，可能使得电器烧坏

• 电阻和欧姆定律

  电阻：阻碍电子的流动， 单位为Ω

  公式：I = U/R

  • 串联电路

    电流：I = I1 = I2

    电压：U = U1+U2

    电阻：R = R1+R2

    电压分配：U1/R1 = U2/R2

  • 并联电路

    电流：I = I1+I2

    电压：U = U1 = U2

    电阻：1/R = 1/R1+1/R2

    电流分配：I1R1 = I2R2

• 计算电阻选型

  问题：

  

  1.查阅数据手册：立创商城（电子元器件采购平台-正品），下载pdf（英文）

  

  1. 所需电阻分压： 9V-2.6V = 6.4V

  2. 计算电阻：R = 6.4V/0.02A = 320Ω

     实际中常用1k的电阻去串联，状态灯其实能亮就行，看情况

• 安全电压

  电流瞬时大可能不会有什么危害

  人体10mA以下没感觉（舌头有感觉）

  16mA~40mA电流，轻微的刺痛感（电流针灸、按摩椅）

  超过80mA,可能导致肌肉麻痹

  超过300mA，心脏紊乱，（心脏起跳、瞬间800mA电流）

  人体电阻为几百（潮湿）~十万（干燥）Ω

  36V以下为安全电压

• 度量单位

  毫安时（mAh）：以**毫安的电流可以放电一小时

  毫瓦时（mWh）：以**毫瓦的功率可以工作一小时

  换算：毫安时*电压 = 毫瓦时

  1度 = 1kWh

  五号电池：1.5V， 800mAh，一度电等于833节五号电池的电量

---

常见元器件

• 电阻器

  

  电阻类型概览

  作用：提供电阻、发热

  

  绕线电阻（发热）

  电阻主要关心的三点：

  1.封装（尺寸）2.标称（精度、阻值容许误差）eg.±0.5% 3.额定功率，P = I^2*R，已知电阻，能据此求出能通过的电流，实践上选择0.5W或0.25W就没问题

• 电容器

  装电的容器，单位为法拉（F），该单位很大

  基于静电力进行充放电，较安全

  

  常见电容

  单位： 法拉 毫法 微法 皮法（间隔1e-3）

  极性：两根引脚一样长->没极性；不一样长->长引脚为正极。正负接反可能会爆炸（铝电解电容），会爆浆（产生氢气撑爆）。

  电容用久了性能会下降

  能让用电器使用多久？公式：t = (C*V)/I, I为放电电流

• 知识补充：电和磁的关系

  电与磁可相互转化（线圈）：发电机->磁生电；电机->电生磁。

  电控阀门一般也通过线圈实现。

• 电感器

  储存和释放能量，断电后磁场依然存在，依旧有电流，阻值电流突变。

  

  单位：H（亨），该单位很大。

  电容VS电感：

  电容防止电压突变（稳压），电感防止电流突变。

  现实中的电感有能量损耗（电阻）。

• 震荡电路（电容+电感）

  

  电感给电容充电，电容再给电感充电，产生交流电信号。

  应用：闪烁的爆闪灯、呼吸灯

• 保险丝、熔断器

  

  熔断器响应更快，且可以重复使用（自恢复）

  参数：熔断速度（慢速、中速、快速（小于0.001s）、特快速），电压额定值（能承受的最高电压），电流熔断器（能承受的最大电流）

• 安全警示

  防止电池短路，防止电池接触高温，否则可能自燃爆炸，up主以18650锂电池为例

  同时，锂电池也不能过充，但多数锂电池都有过充保护

• 接插件

  

• 蜂鸣器

  

  分类：1.有源蜂鸣器（内部带震动源）2.无源蜂鸣器（需要一定周期的高低电压信息）

  常用谐振频率为2-4kHz

• 万用表

  

  不要在金属平面上测电阻（短路）

  若示数为0，大概率是量程太小

  红进黑出

---

基本电路

• 电容器仿真

  

• 电感器仿真

  

  

• LRC震荡电路

  

• 电位器分压器

  

• 戴维宁定理、诺顿定理：简化电路

• 基尔霍夫定理：流入电流之和等于流出电流之和

• 继电器

  

  继电器示意图

  常开端口：不通电时为开路的两个端口

  常闭端口：不通电时为闭路的两个端口

  

  

  仿真效果

  继电器可以做到弱电控制强电

• 二极管

  

  半导体基本原理（PN结）

  

  二极管的单向导电性

• 三极管

  

  三极管示意图

  

  三极管工作原理（上图实际为MOS管）

  二极管、三极管统称为晶体管

  

  两种类型：npn型、pnp型

  

  三极管仿真

  重要参数：最大电压值、额定电流、控制端触发电压，放大倍数（小信号产生大信号）

  放大特性应用：非接触测电笔

  MOS管（通过电压控制而非电流）：更省电、更抗压

---

电子元件进阶

• 运算放大器（比较器）

  比较两输入信号的电压大小来产生输出信号，同时还可以有放大电压的作用

  

  以上+的运放为例，上引脚输入高电压，则输出为高电平

  

  上引脚输入低电压（相比于下引脚），输出为低电平

• 非门（反相器）

  输入高电平，输出低电平；输入低电平，输出高电平

  

  电路中非门的画法

  

  

  以继电器为例，模拟非门

• 或非门

  只有两个输入引脚皆为低电平，才输出高电平，否则输出低电平

  

  

  示意图如上

• 与非门

  两引脚都为高电平，输出才是低电平，否则是高电平

  

  

  示意图

• 双稳态触发器

  一种锁存

  设置处一开，Q处就会亮，之后只有等重置按下Q才变暗

  

  开始时如上

  

  设置处一开，Q变为高电平，此后无论设置处怎么改变，Q都是高电平

  

  只有等设置调为低电平，且重置再次设为低电平时（L->H->L)，Q才能重新变为低电平

• ne555

  

  封装：贴片适合机焊，直插适合手焊

  

  

  

  

  输出方波的外围电路

  基本原理：通过电容的充电，充满到vcc的2/3时，在双稳态触发器控制下，电容放电到vcc的1/3，再进行充电，不断循环。期间，双稳态触发器的输出也周期性的规则变化。由此产生方波信号。

  公式：周期：

  $$
  T = 0.693*(R1+2*R2)*C
  $$

   

  ---

PCB相关知识与绘制

• PCB

  印刷电路板

  

  结构图

• EDA软件

  Electronic Design Automation

  （设计与生产分离）

  在线使用：www.lceda.cn

• 小实战1（非接触测电笔）

  原理图

  

  三个三极管用来放大信号

  

  

  使用PCB画出，双层结构，背后也有导线

• 小实战2（电子琴）