**1.**电路基础
**1.1电路万恶之源-**欧姆定律
- 电压: 生活中使用的电源电压是 220V，380V，
- 电流: 电流强度，一般情况下，生活中使用的较大电流都是在 10 A 左右。
- 电阻：电流活动的阻抗
- 正电荷：原子丢失电子之后，形式的正电荷情况，正电荷无法移动
- 负电子：原子周边的电子，可以游离，电子运行方式和电流方式是相反的。
欧姆电路电阻基本案例
电路导通之后的电路效果。
- 在电路通电之后，有且只能测试电流，电压和电路导通，此时测试电阻，阻值不可以作为参 考
**1.2常用元器件-**电阻
1.2.1****电阻概述
电阻是电路设计中最为常用的元件之后，主要用于电路保护。降压，限流等一些列操作，同时特殊
电阻可以实现传感器功能。
1.2.2****电阻串联和并联
- 串联 : 电阻和其他元器件在电路中采用串联方式，电阻此时主要功能是【分压 + 限流】操
作，可以降低后续元器件的电压和电流。一般用于电路中对于供电模块后续元件保护和功能实现。
电阻承担一定电压和电流，会产生热效应，将对应的电功率释放。
- 并联：电阻和电阻并联处理，他们直接的电压一致，整个并联电阻对外的电阻效应会有一定
程度的降低。
电阻并联的主要作用
- 分流计算公式
多电阻并联
两个电阻并联
- 降低总电阻
- 增加电路的可靠性
- 调节电路参数
1.3****电容
1.3.1****电容概述
电容（Capacitance）是指在给定电位差下自由电荷的储藏量，记为 C，国际单位是法拉（F）。
从物理本质来讲，电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量。简单来说，电容就像一个可以储存和
释放电荷的"小水库"，能够在电路中起到储存电能、滤波、耦合、旁路、调谐等多种作用。
- 构成：电容器一般由两个彼此绝缘且相互靠近的导体组成，这两个导体被称为极板，中间的
绝缘物质则称为电介质。例如常见的平行板电容器，就是由两块平行放置的金属板中间夹一
层绝缘介质构成的。
- 原理：当在电容器的两个极板上加上电压时，电荷会在电场的作用下分别聚集到两个极板
上，一个极板带正电荷，另一个极板带等量的负电荷。极板上所带的电荷量 Q 与两极板间的
电压 U 成正比，其比值就是电容 C，即C=QUC=U**Q。
常用单位
- 1F ==> 1000 mF
- 1mF ==> 1000 uF
- 1uF ==> 1000 nF
1.3.2****电容压降
- 电容电气元器件特征【阻直流，同交流】。
- 以下公式是电容的阻抗公式，或者可以认为是等效电阻公式。其中核心数据
- F ==> 频率，例如交流电是 50Hz，如果采用直流电，F ==> 0，根据计算公式分母为0，可以认为当前电容的阻抗【无穷大】，电容无法通过直流电。
- C ==> 容量
- 特定情况下，电容可以充当电阻使用**【要求】必须是交流电。**
电容阻抗替换电阻电路设计
电容并联电阻效果
同时并联的较大电阻4
100MΩ，对应整个电路中的阻抗影响很小，并不会导致太多的电阻降低，依然保持 2100Ω的电阻 特征，可以保证电路正常使用。
1.3.3****高通滤波器
当前电路中，电容充当整个电路的限制滤波元件，有且只允许高频电流通过，不允许直流电通过，
因为直流电对于电容而言是阻抗无穷大！！！
高通滤波器限制直流电
高频通过电容操作
1.3.4****旁路滤波
利用电容【通交流，阻直流】特征，可以在需要稳定直流电输入的元器件之前，利用电容进行滤波 操作。
1.3.5 MCU****之间信号耦合
芯片和芯片直接进行通信操作，一般情况下都是通过信号方式传递，信号一般都是带有特定频率的 电流。但是一般情况下会带有直流电或者低频信号干扰。利用电容高频导通特征，就满足仅通过高 频信号，低频或者直流信号被电容阻拦，保证芯片之间通信的稳定性。
1.3.6 RC****延时电路
利用 R 电阻 + C 电容电气元件特征，实现电路设计。
可以满足电气元件电流/电压稳步上升操作，保护元件。
1.4****二极管【重点】
1.4.1****二极管概述
- P型半导体
- 定义：也称为空穴型半导体，是指在本征半导体（如硅、锗等纯净的半导体）中掺入少 量三价杂质元素（如硼、铟等）后形成的半导体。
- 形成过程：以硅为例，硅原子最外层有四个价电子，当掺入三价的硼原子时，硼原子与 周围的硅原子形成共价键，由于硼原子只有三个价电子，所以在一个共价键上会缺少一个电子，从而形成一个空穴。这些空穴就成为了P型半导体中的主要载流子
- N型半导体
- 定义：又称电子型半导体，是在本征半导体中掺入少量五价杂质元素（如磷、砷等）后形成的半导体。
- 形成过程：同样以硅为例，当掺入五价的磷原子时，磷原子的五个价电子中有四个与周 围的硅原子形成共价键，剩下的一个价电子很容易挣脱磷原子核的束缚，成为自由电子。这些自由电子就成为了N型半导体中的主要载流子。
1.4.2****二极管防反接
利用二极管单向导通性对电流进行保护，但是有限度。
1.4.3****二极管钳位效应【重点】
一般情况下，二极管导通会存在 0.7V 的压降效应，简单理解，例如电压为3.3V，如果在电路中连
接一个二极管并且导通，此时可以认为后续电路的电压是****2.6V
二极管钳位电压效应。因为二极管 0.7V 压降行为，如果引脚输入电压高于 5.7 V，二极管导通形
成的压降效应，限制当前二极管和输入模块的连接位置最高电压为5.7V ，多余部分会被二极管释
放，保护输入模块安全。
输出模块电压限制范围。
1.4.4****二极管交流电限幅
可以利用二极管电压钳位效应对电路交流电范围进行限制操作，通过二极管限制之后，当前载荷收
到的电压范围最高是 1.4 or - 1.4 v
1.4.5****收音机原理【重点】
整个电路的组成是由
- LC 电感 + 电容 LC 谐振器/滤波器作为天线接收控制模块
- 同时利用二极管的单向导通性 + 滤波特性进行信号过滤
- 使用电容的高频滤波，将特定信号过滤，保留真实信号给予耳机/播放器
LC 电路固有频率公式
- 如果当前 LC 对应频率为固有频率，此时 LC 电路阻抗无穷大，可以认为 LC 电路【断开】
【调制】
原始信号和载波信号
【检波】
天线收到的相关频率，因为 LC 电路的阻抗无穷大，所有信号全部被导向二极管，交流信号通过二 极管之后，仅保留一半。
原始信号存在于载波高频信号中，高频信号可以利用电容过滤
通过电容进行高频信号过滤，仅保留低频信号进入到耳机中，耳机可以得到原始信号数据。此过程
会导致一定的情况下信号丢失。
1.4.6****二极管整流桥【重点】
二极管整流桥可以将交流电全部反转到一个方向，保证进入载荷的电压方向不变。
二极管整流桥基础上，加入电容，可以将载荷对应的电流调整为直流电。
弱风档就是利用二极管半波整流特征，将进入到载荷的电流减少一半，从而电机旋转只有原本情况
下的一半功率
**1.4.7二极管升压/**倍压
1.5****三极管
1.5.1****三极管概述
- 三极管是利用小电流/小电压，控制驱动大电流电路控制方式。可以解决 MCU 芯片无法驱动 的外部功耗较高设备。
- MCU 对外提供的电压一般为 3.3V，最大电路 20 mA ，对外的功率 3.3V * 0.02A ==> 0.066w
1.5.2****三极管电路分析
1.6 MOS****管道
1.6.1 N沟道MOS****管
1.6.2 P沟道MOS****管道
1.7****光耦
将电信号转换为光信号，光信号控制电信号
- MCU 利用 NPN 型三极管，借助于小电流控制 12V 较大电压和电流
- 12V 驱动一个【光耦】模块，利用光耦模块带的外部的 24 V 驱动电路，载荷一个电机
- 完成了可以通过 MCU 编程控制的外部电路设计，同时利用光耦和三极管对 MCU 电路进行隔 离保护。
**2.**原理图绘制
2.1****原理图概述
原理图是实现电路设计，PCB 设计，以及最终产品的设计图形，一般情况下会使用较为专业的电
路设计仿真软件进行设计开发，同时可以进行模拟实现。
已当前 GD32F103C8T6 最小系统开发版为例，所需模块
- MCU 模块
- USB 供电模块和 ASM1117 稳压模块
- 可编程 LED 模块
- 按键模块
- 外部晶振模块
- 外部引脚引出和供电提供模块
在原理图绘制过程中
- 导线连接是否合理
- 元器件选型是否正确
2.2****自定义元件库实现
2.2.1****概述
大多数情况下使用的元件都是市面上常用的元件内容。每一个元件都有对应的【原理图】+【封
装】
如果公司自行生产元件，后续需要在类似于嘉立创 EDA 软件中使用，可以自行指针原理图和封
装，同时可以提交嘉立创审核，直接加入到立创 EDA 官方库中。
提供当前原件的【原理图】和【原理图对应封装(PCB Layout)】内容。制作封装时，需要考虑流行
的封装标准。例如 0603 0805 SOT-223....
2.2.2 0603****电阻原理和封装过程
新建元件库
新建元件
绘制原理
修改属性
隐藏引脚名称和编号
新建封装
新建封装文字描述
R0603封装图
关联封装操作
关联封装选择
