《电子电气工程师必知必会》摘抄

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前言

这本书是偏总结性的书,建议学了些电路分析的知识再来看;当然,这本书的通俗易懂确实没有错,他帮我把我之前学的一大堆的乱七八糟的知识重新整理了一遍

我把我决定有用的知识摘抄了下来,有想法的时候顺带也会加上自己的想法

觉得有用的

电其实不是真正的流动,电的流动速度很慢只有8cm/h,电流其实是电子的流动。

单位很重要,可以用来对问题进行分析。

直觉信号分析

  1. 必须强化基础知识
  2. 要多加练习
  3. 拆解问题

基本理论

很多高级的知识都是基础知识的超集合而已,我们要掌握核心技术,基础知识就是核心技术

那么有哪些基础的原理呢

  • 欧姆定律
  • 分压原理
  • 电容阻碍电压的变化
  • 电感阻碍电流的变化
  • 电阻的串并联
  • 戴维南定理

分压原理

增量的关系

电容阻碍电压的变化

电容对高频低阻抗

电压不能立刻变化,需要6t的时间变化。电流变化超前电压变化。

电感阻碍电流的变化

电容与电感是精确互补元件,它们分别对电压与电流的阻碍过程相同,都是6t的时间。电流变化滞后电压变化。

串并联

电阻串联 = 电感串联 = 电容并联

电阻并联 = 电感并联 = 电容串联

戴维南定理

电压源短路,电流源断路。

进行简化电路。

谈论与频率有关的

涉及到RLC基本电路

无源滤波器

-3dB带宽定义和理解

  • -3dB带宽指幅值等于最大值的二分之根号二倍时对应的频带宽度。幅值的平方即为功率,平方后变为1/2倍,在对数坐标中就是-3dB的位置了,也就是半功率点了,对应的带宽就是功率在减少至其一半以前的频带宽度,表示在该带宽内集中了一半的功率。
  • 3dB--指的是比峰值功率小3dB(就是峰值的50%)的频谱范围的带宽;
  • 6dB--同上,6dB对应的是峰值功率的25%。

时间常数:若C的单位是μF(微法),R的单位是MΩ(兆欧),时间常数 的单位就是秒。

低通滤波器

  • 可以基于电容,可以基于电感。利用分压原理。基于电容和电感的唯一不同不过就是相对电阻的位置不一样而已。
  • 当频率为1/RC时,输出电压为输入电压的0.707倍(也称为-3db点)

高通滤波器

  • 从电容电感的原理我们就可以知道,高通滤波器也就不过是低通滤波器的相反版本。
  • 半电压输出点为(1/2π)τ(也称为3db点)

其他应用

  • 带阻滤波器和带通滤波器,前者是把特定频率波段的分量除掉,后者可以让特定波段分量通过而阻断所有其余的分量。
  • 储能电路,发生谐振现象。

有源滤波器

普通的滤波器很容易被干扰,一旦外界挂上负载,该滤波器的输出就会有变化。

在滤波器内部加上有源元件(即运放)就可与解决这个问题,因为有源元件的阻抗很大,会远大于电路中的R值,随便挂负载没有影响。

电场与磁场

电流是有磁性的,电压是有电性的。

电感聚集磁场,它把能量储存在磁场;电容聚集电场,它把能量储存在电场。

当磁场消失的时候,它试图留住电流;当电流消失时,它试图留住电压。

电容上下极板中间是绝缘的,之所以还可以通交流电,是因为一侧的电荷堆积过来会把另外一侧的电荷排斥开。而直流会导致极板上的电荷数目不变,也就没有电流。
电容以这种方式在极板上储存电荷,建立起电压。电容能建立的电压数值取依赖于电介质的强度。如果超过了绝缘的承受能力,那么电介质被击穿(雷击是大规模的版本)。

控制理论

再次看到了“黑盒子”理论,系统有输入和输出,抽象掉盒子中的具体,通过输入输出分析问题。

  • 增益就是输出比输入。
  • 在系统中加入反馈环可以产生不同的结果(不理解)
  • 正反馈会引起闭锁或使输出达到极限(不理解)
  • 延后的正反馈可以产生振荡
  • 负反馈信号具有校正的特性(负反馈信号到底怎么产生的?)
  • 负反馈产生可控制的输出
  • 当反馈断开时,从输入到输出的系统增益称为开环增益。
  • 反馈起作用时的系统增益称为闭环增益。(觉得有点奇怪,感觉开环与闭环之间有种联系)

半导体

半导体分为电流驱动型电压驱动型

二极管

需要注意两个重要的参数:正向压降反向击穿电压

二极管有一个正向压降,必须克服它才能导通

晶体管

称作双极型晶体管,简称晶体管或BJT,电流驱动型

分为NPN型PNP型,有基极、集电极、发射极

NPN型上拉电阻,PNP型下拉电阻

晶体管可用作开关和放大器

晶体管用作开关

考虑因素:输入电压可以做较大范围的变化,但只要晶体管还处于饱和状态,从集电极到发射极的输出的压降保持不变。

注意晶体管的饱和电流

在接地开关电路中使用NPN,在接Vcc电路中使用PNP

晶体管用作线性放大器

放大机制正确工作的重要限制条件:

  • 必须保持正向偏置状态
  • 保持晶体管工作在非饱和状态

建议配合运放使用

场效应晶体管

简称FET,电压驱动型

特点:其输出特性基本上相当于一个取决于输入电压的可变电阻

静电敏感

FET的输出端分别称为漏极源极

FET的电导相当于晶体管的β或HFE,它是FET的增益

当FET用于开关模式时,要注意一个参数--RDSon(FET的导通压降)。这是当FEtch完全导通时,漏极到源极的电阻。RDSon的数值越低,
损失的功率越少。

一些常用的半导体器件

达林顿管,SCR,TRIAC,IGBT

运放

原理

运放有两个输入,一个为正,一个为负。有一个输出

运放相当于一个求和块和一个放大器块叠加

尽管运放开环增益很大,但是运放输出有上下限;运放输出的上下限取决于使用的电源与具体的运放

运放的一个简单的应用就是--比较器

负反馈运放

根据分压器法则可以算出增益,V-等于Ri上的电压

通过更改电阻Ri可以轻松改变运放的增益

逻辑门

  • 基本的门:非门,与门,或门
  • 扩展门电路:与非门,或非门,异或门,异或非门,

微控制器

重要组成

  • 指令存储器
  • 数据总线
  • 指令解码器
  • 寄存器
  • 累加器
  • 算数逻辑单元
  • 程序计数器
  • 定时器
  • 中断

算法

加速乘除法

参考二进制的原理,左移一位相当于×2,右移一位相当于÷2(现代计算机会自动帮我们处理乘除法,这不用我们担心)。

通过移位进行乘除比用加减进行乘除耗费的机器周期计较少。

处理EMI问题

  • 这是一个需要大量经验的过程
  • 遇到EMI问题,立刻解决,因为这是不可控的,可能很快就消失了
  • EMI有两种类型:传到的和辐射的
  • 辐射场效应有磁场性质的和电厂性质的
  • 找出天线并破坏
  • 实在不行就屏蔽(但是屏蔽的成本高)
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