前言
本系列博客为本人学习Expert电子实验室EDA系列课程的学习笔记，自用为主，不是教学或者经验分享，若有错误，大佬轻喷，同时欢迎交流学习
一、原理图四要素
1. 元件符号
- 定义：电路中各类电子元件的标准化图形表示（如电阻 R、电容 C、三极管 Q、芯片 U 等）
- 示例：PPT 中出现的 S8050 J3Y（三极管）、CP2102（串口芯片）、WS2812B（LED 驱动芯片）等
2. 连接线
- 定义：表示实际电路中的导线，用于连接不同元件
- 注意：原理图中为单根线，实际印刷电路板（PCB）中为铜箔条 / 铜箔块
- 示例：单片机最小系统与电平转换电路、USB 串口转换电路的连接线路
3. 结点
- 定义：多个元件引脚或多条导线的连接点
- 核心特性：所有与结点相连的引脚、导线均导通（电流可自由通过）
- 思考题：含 VCC+3.3V、R 电阻、三极管 Q1/Q2 等元件的电路中，需识别导线交汇的导通点（答案提示：按 "交汇即结点" 原则，数出独立导通点即可）
4. 注释
- 定义：对电路、元件、参数的补充说明
- 示例：PPT 中电路的 Create Date（2023-03-15）、Update Date（2023-03-17）、版本号（V1.0）、尺寸（A4）等
补充：网络标签（Net Label）
- 定义：电气连接点的标识，相同网络标签的器件视为电气导通
- 核心作用：简化复杂电路的连线，便于理解电路逻辑（无需逐线绘制长距离连接）
- 常用电源网络标签：正电源、正 5V 电源、地（GND）、保护地、模拟地等
- 示例：VCC+3.3V、DTR1、RTS1、BOOTMODE1 等标签，分别对应供电、串口控制、启动模式等功能节点
二、电路核心名词定义
1. 支路
- 定义：电路中的每一分支，由一个或多个串联元件构成，是通过同一电流的通路
- 示例：含 E1（电源）、R1/R2/R3（电阻）的复杂电路中，AB、CD、EF 为三条独立支路
2. 回路
- 定义：电路中任意闭合的路径
- 关键概念：独立回路 ------ 每次选用的回路中至少包含 1 条未使用过的新支路
- 示例：ACDBA、AEFBA、AEFBDCA 均为回路，其中任意 2 个为独立回路
3. 网孔
- 定义：不可再分的回路（平面电路中内部不含任何支路的回路）
- 核心关系：网孔数 = 独立回路数
- 示例：ACDBA、AEFBA 为 2 个网孔（内部无其他支路，无法进一步拆分）
三、集总参数电路
1. 核心概念
- 理想化假设：将实际元件的电能消耗、电磁能储存等特性，分别集中在理想元件（电阻 R、电容 C、电感 L）内部，忽略元件内部的分布参数
- 实际元件与理想元件的对应：
- 低频场景：实际电阻≈理想电阻（仅考虑耗能，忽略分布电容 / 电感）
- 高频场景：需考虑电阻、电容、电感的组合效应（分布参数不可忽略）
2. 适用条件
- 实际电路的尺寸 ≪ 电路工作时电磁波的波长（保证电磁过程集中在元件内部）
3. 示例
- 自制 WLED 控制器电路（含 DCDC3.3V 电路、LDO5V 电路、硅麦克风电路等），因工作频率较低，可按集总参数电路分析
四、基尔霍夫定律（电路分析核心定律）
基尔霍夫定律是集总参数电路的基本定律，包括电流定律（KCL）和电压定律（KVL），与元件特性无关，仅约束电路的电压和电流关系。
1. 基尔霍夫电流定律（KCL）
（1）核心内容
- 文字表述：集总参数电路中，任意时刻 ，对任意结点（或闭合面），流出（或流入）的电流代数和为零
- 数学表达式：∑i = 0（规定流出为 "+"，流入为 "-"）
- 通俗理解：流进结点的电流 = 流出结点的电流（电荷守恒，电流连续）
（2）推广应用
- KCL 可扩展到包围多个结点的闭合面（如某一模块的整体电流约束）
- 示例：闭合面 S 包围 6 条支路，满足 i1+i2+i3 - i4 - i5 - i6 = 0
（3）实质与特点
- 本质：电荷守恒和电流连续性原理的体现
- 约束对象：支路电流的关系，与元件性质无关
- 列写原则：按电流参考方向列写，与实际方向无关
2. 基尔霍夫电压定律（KVL）
（1）核心内容
- 文字表述：集总参数电路中，任意时刻 ，沿任意回路，所有支路电压的代数和恒为零
- 数学表达式：∑u = 0
（2）列写步骤
- 标定各元件的电压参考方向（+ 极、- 极）
- 选定回路绕行方向（顺时针或逆时针，任意选择）
- 按 "绕行方向与电压参考方向一致为"+"，相反为"-"）列写方程
（3）示例推导
- 回路含 US1（电源）、R1-R4（电阻），绕行方向顺时针，电压方程：-U1 - US1 + U2 + U3 + U4 + US4 = 0 → U2+U3+U4+US4 = U1+US1
- 代入欧姆定律（U=IR）：-R1I1 + R2I2 - R3I3 + R4I4 = US1 - US4
（4）实质与特点
- 本质：能量守恒定律的体现（类似 "高度差总和为零"，电位升 = 电位降）
- 约束对象：支路电压的关系，与元件性质无关
- 列写原则：按电压参考方向列写，与实际方向无关