電子電路開發基礎

電路開發:

數字化的世界多姿多彩,但是如何把現實世界和虛擬的世界串聯在一起?只需要打開電子電路的大門即可:

  1. 什麼是電路?
  2. 電路是電運行時走的路徑,如同汽車走公路,自行車走非機動車道等
  3. 會不會很難?難到無法理解?
  4. 當然不會,我會盡量以我學的知識融匯我的思考來給你簡化理解 (本人也有很多不懂的地方,大家相互交流)
  5. 什麼時候開始?
  6. 當然是現在了~

電源:

電源包括兩大類:

  1. 直流電源:
  2. 乾電池,紐扣電池,18650等都是直流電源,都是通過化學能轉變為電能的設備
  3. 直流電的特性:示電源內阻為0,電源輸出的電壓恆定,輸出的電流隨負載的變化而變化。
  4. 交流電源:
  5. 家裡的電源插座、插孔,都屬於交流電
  6. 交流電的特性:週期性交替電流流動方向的電就是交流電,市電是正弦波,除了正弦波,交流還有方波,鋸齒波等多種波形。
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導線:

  1. 作為在電源,用電器等之間傳輸作用的線。
  2. 導線上的電流流向為從高電勢流向低電勢。
  3. 理論上導線是沒有內阻的,但是實際中導線也有內阻,只是很小,可以忽略不計。
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麵包板:

  1. 作為實踐開發,免不了反覆實驗。麵包板是個不錯的選擇,可以反覆插拔使用,相當於把電器原件看成插銷,板子看成插座。
  2. 注意1:麵包板的內存每五個格子是聯通的
  3. 注意2:麵包板的外部孔最外側多排相連,如圖這個是左五排和右五排並不導通,一般可以用麵包板線連起來
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  1. 麵包板最好使用麵包板專用線,用普通的跳線容易接觸不良,影響實驗結果。
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  1. 給麵包板提供電源,初級可以使用日常經常用到的充電寶,加一條usb廢線就可以組成穩定5v供電電源。組成電源的同時別忘了在電源兩端增加電源指示燈
  2. 這裡的阻值可以進行計算:
  3. 提供的led 3mm、5mm發光二極管正向導通電壓1.9v,限流20mA
  4. 則分壓電阻分得電壓為 5v - 1.9v = 3.1v,分壓電阻為3.1v/0.02A = 155Ω,同時計算電阻的功率為 3.1v*0.02A=0.06w,可以忽略了~~
  5. 電阻更大,led發光越弱,不過不要低於正向導通電壓,會導致led熄滅
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電阻:

  1. 阻礙電流行進的電子原件
  2. 電阻串聯時,阻值越大分壓越大,電流相等,串聯電阻的總阻值是串聯電阻的阻值之和
  3. R = R1 + R2
  4. 電阻並聯時,阻值越大分流越小,電壓相等,並聯電阻的總阻值倒數是並聯電阻的阻值倒數的喝
  5. 1/R = 1/R1 + 1/R2
  6. R = R1*R2 / (R1+R2)
  7. 電阻雖然有分壓的作用,但是負載一般都有阻值,所以不建議用電阻來分壓。
  8. 電阻有很多種,做實驗用的最多的就是色環電阻。我看到的色環對照完全對不上阻值,所以我從來都是把不同數量級的電阻分開放,需要的時候到對應點格子去萬用表測量。
  9. 色環電阻一般功率只有0.5w,過載使用容易燒燬。實驗用5v直流無需考慮。
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電壓表:

電壓表分為指針和數字兩種

  1. 數字:
  2. 撥盤:撥盤類型比較直觀,可以選擇對應的類型和量程
  3. 自動:自動去掉了撥盤,取而代之的是繼電器切換各個功能
  4. 指針:
  5. 因為指針用的是電磁線圈,所以容易燒燬

總之還沒有一款懶人專用,插上去就什麼都不用按的萬用表,本人用的是自動數字萬用表, 用數字萬用表有個缺點, 測試人體內阻是永遠在實時變化~~~

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二極管

終於進入主題了,二極管開始才是真正進入電子大門,歡迎大家

1.二極管分為硅、鍺,正向導通電壓不同,鍺二極管正向0.2v就可以導通,硅二極管需要0.7v才可以導通。導通前幾乎沒有電流,只有電勢差,導通後電流電壓成正向等比關係。

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2.二極管有單向導通特性,在交流電路中俗稱半波整流,這時候R的功率減半

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3.使用耐壓高的二極管可以製作整流橋,這在大部分家電中都能早到蹤跡

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4.根據二極管單向導通的特性,可以避免電路中的干擾,比如電機上逆向放置一個二極管,在電源斷開後,電機中的感應線圈會產生反向感應電流,通過二極管可消化掉

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5.穩壓二極管:穩壓二極管反向放置,且與被穩壓電路並聯,在正常工作範圍內,電壓會穩定在指定數值上,一般計算穩壓管的逆向電流後串上限流電阻來進行分壓(如圖改變限流電阻也不會太影響穩壓管兩段的電壓)

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電容

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1.電容分為極性電容和非極性電容

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2.高頻電容:雲母電容,獨石電容

3.電路實驗常用:電解電容和瓷片電容

4.電容本身並不導通,所以對直流相當於斷路,而其表面會聚集電荷,在交流更替下又不會阻值交流電的傳輸,這個就是電容的特性 — 隔直通交

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5.交流電壓的微分

從方波輸出,經過電容很容易得到了電壓的微分,也就是電容未充電時兩端電勢差為電壓,隨著充電到滿,電勢差逐漸移到電容上,若電容充電時間小於頻率週期,則間距拉大,如果充電時間大於頻率週期,則會呈現鋸齒波(電路的輸出波形只反映輸入波形的突變部分)

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6.積分電路

使輸出電壓與輸入電壓的時間積分值成比例,積分電路可以把方波變為三角波或者斜波

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電感

1.電感是朝同一方向繞成n圈的線圈

2.電感在直流中就相當於導線,而交流中會產生感抗,阻礙交流的變化,所以電感的特性就是 — 隔交通直

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三極管

  1. 三極管分為pnp和npn型,並非硅三極管就是npn,鍺三極管就是pnp,這兩個材料都有
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2.三極管三個管腳分別是ebc, 正對著三極管字面,左側第一個是e極,中間是b極,右邊為c極,我一般會把b極向圓弧方向按壓,這樣容易在電路中分清管腳。用萬用表也可以測出哪個是b極,Rbe電阻很小,大概幾十歐,Vbe也只有0.7v,非常好分辨。

3.三極管的特性曲線

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三極管c,b接正,e接負,其中b端只需要微小的電流就可以導通e到e之間的阻隔,另外需要以下要求:

(1 Vbe必須大於0.7v, Vce必須大於Vbe,如果Vce小於Vbe,則處於圖中截至區)

4.利用Vbe在0.7v之間導通關閉的特性,可以製作成三極管開關

因為單個三極管導通並非突然變化,所以需要兩個三極管來放大這一變化,當第一個三極管導通時,第二個三極管的b端沒有電勢差,因此無法導通,當調大第一個三極管b端電阻,就會導致他截至,而第二個三極管的b端有了電勢差,所以可以導通led

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圖中

二極管的限流電阻由Vce 0.7v和led允許的最大20mA電流計算獲得

5.放大功能

一般用於信號放大,信號即變化無常的電信號。


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