电子基础知识总结.docx

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电子基础知识总结电子基础知识总结1、耦合、旁路、退偶三个词都是传输信号、给信号提供通路的意思。

其中耦合是指前后级之间传递，旁路、退偶则是指需要在对地之间提供信号通路（每级内部）。

2、电容和电感对不同射频率的交流电（直流电当成0Hz的交流电）有不同的阻碍作用，在某条件下，可以当成电阻看待，并可以计算出阻抗值3、反馈是将输出端的信号取出来又送到输入端。

正反馈是输出信号如果变大的话，反馈到输入端后，让输出信号变更大；输出信号如果变小的话，反馈到输入端后，让输出信号变更小。

一般用来产生振荡信号。

负反馈则刚好相反，输出信号如果变大的话，反馈到输入端后，让输出信号变小；输出信号如果变小的话，反馈到输入端后，让输出信号变大。

负反馈一般用于稳定直流工作点。

在特殊情况下（放大倍数足够），正反馈可以不振荡，负反馈反而会振荡。

4、在电子电路中，可以用指定范围界限的正负电压代表日常生活中的有无、亮灭、开关等相对的二值，这些正负电压是高电平和低电平。

5、模拟信号是一个在正负电压之间变化的信号，他应该要尽可能的避免变化到正负电压这个最高值和最低值，否则，信号就可能会失真。

6、高频电路对很小的电容、电感非常敏感。

任何导线、以及导线之间都可以等效成电感和电容，即分布电感和分布电容。

工作在高频状态下的电子元件，引脚长短，安装距离都对电路性能有非常大的影响。

大家在做一些高频电路（例如FM无线话筒、FM收音机）方面的实验时，记住，连线要尽量短粗，元件要尽量的贴近线路板。

7、在元件较多的情况下，拥有电路原理图对印刷电路板进行检测和维修是一件很幸运的事情。

自己动手电子小制作也好，帮别人维修也好，这时就是你积累经验、学习技术的最好时机。

经验是靠积累的。

8、很复杂的线路或者很精密的产品中，往往需要用双面线路板、多层线路板。

多层板除了线路板的内外层可以分布连接导线以外，在板的中间层也可以布线。

多层板除了可以高密度的安装元件以外，还可以加入屏蔽、提高性能。

9、在电路板上找某个小电阻或小电容时，不要直接找他们，请先找与他们相连接的三极管或集成电路，再找他们，这样比较快。

10、电容的种类比较多，最常见的有电解电容（容量大，有正负极）、陶瓷电容（容量小，没正负极，温度特性差）、涤纶电容（聚脂薄膜电容，容量小，温度特性好）。

陶瓷电容的主要参数就是容量，特殊用途的耐高压的陶瓷电容才会标出耐压。

陶瓷电容的使用不需要分正负极，两端可以任意调换使用。

瓷片电容一般宜工作在高频。

电感是一个电磁转换元件，电可以产生磁，磁可以产生电。

电感中磁场的变化会产生电流的变换；电流的变化也会产生磁场的变化。

电感中电流和磁场的相互作用总是企图相互阻碍。

电源变压器就是利用电磁转换的互感过程完成变压作用的。

电感在电路中的作用主要有阻交流、通直流；阻高频，通低频交流电。

电感常用于变压器、谐振回路等用途11、反向电压过高和正向电流过大都可能使二极管永久性损坏，二极管以及其他晶体管的损坏主要是因为功耗过大（反向击穿瞬时功耗很大）导致PN结物理损坏。

12、我们可以把三极管看成是电阻值可以控制的电阻，阻值范围可以在接近零到无穷大之间变化。

因此，三极管可以用来设计放大电路和开关电路。

基极可以控制另外两极对电流的阻碍作用。

分析电流和电压的变化，就是在分析三极管的工作状态。

13、场效应管的作用和三极管的作用基本上完全一样。

场效应管一般也是三个引脚，源极、漏极和删极。

栅极控制另外两个极对电流的阻碍作用。

三极管是靠基极电流的大小变化来控制两外两极，场效应管是靠栅极电压的高低变化来控制另外两极，场效应管栅极基本上不需要消耗电流就可以控制另外两极。

14、可控硅共有三个引脚，阳极、阴极和控制极（也有称栅极）。

控制极是用来控制另外两个极对电流的通断作用的。

可控硅对电流的控制作用只能是接通或者断开两种状态。

可控硅的主要作用就是用作开关，这是一种无机械触点、无火花、高速度的电子开关。

有些书上也称可控硅为晶闸管。

15、运算放大器一般有两个输入端，即正向输入端和反向输入端，有且只有一个输出端。

部分运算放大器除了两个输入和一个输出外，还有一些改善性能的补偿引脚。

16、光敏电阻的阻值随着光线强弱的变化而明显的变化。

因此，可以用来制作智能窗帘、路灯自动开关、照相机快门时间自动调节器。

17、干簧管是可以通过磁场来控制电路通断的电子元件。

干簧管内部由软磁金属簧片组成，在有磁场的情况下，金属簧片可以聚集磁力线并使受到力的作用，从而达到控制接通或者断开的作用。

18、光电耦合器的优点是可以轻松实现电源隔离，在用市电的开关电源初级隔离中最为常用。

另外，在计算机外设通信中，也有较多的应用，一个元件中可以集成有多组光电耦合器（每组至少四个引脚）19、压电陶瓷片可以做性能优良的震动检测器，他是一种电声器件，当加上音频电压后，可以听到声音；当受到震动（产生机械形变）后，可以感应出微弱的电压。

20、可以根据直流电源输出电流的大小和后缀（电路或者产品）对电源的要求来选择滤波电容，一般情况下，每1安培电流对应1000UF-4700UF是比较合适的。

电容的作用可以用三个字来描述“充放电”，电感的作用可以用四个字来描述“电磁转换”。

21、二极管的作用和功能用四个字来说：

“单向导电”。

二极管常用来整流、检波、稳压、钳位、保护电路等。

在随身听的供电回路中串上一只整流二极管，当直流电源接反时，不会产生电流，不会损坏随身听。

给二极管（硅材料）加上低于0.6V正向电压，二极管基本上不产生电流（反向就更加不能产生电流了）这个电压就叫死区电压、门槛电压、门限电压、导通电压等。

22、三极管的作用和功能用四个字来完成“电阻可变”。

由于三极管等效成的电阻值可以无限的变化，因此三极管可以用来设计开关电路、放大电路、振荡电路。

确定三极管的放大状态绝招：

发射结正偏，集电结反偏23、场效应管性能优良，但在分立元件中，低电源电压适应性比三极管要差。

场效应管是电压控制器件，很容易被静电损坏，因此，场效应管中大多有保护二极管。

24、可控硅实际上是一个高度的、没有机械触点的电子开关，这个开关需要用一个很小电流去控制。

这个开关具有自锁功能，即导通后撤走控制电流仍能维持导通，而一旦截止后，又能维持截止状态。

25、集成电路按晶体管性质分为TTL和CMOS两大类，TTL以速度见长，CMOS以功耗低著称，其中CMOS电路以其优良的特性成为目前应用最广泛的集成电路，在电子制作用使用CMOS集成电路时，除了认真阅读产品说明书或者相关资料，了解其引脚分布及极限参数外，还应注意一下几个问题：

1、电源问题

（1）CMOS集成电路的工作电压一般在3-18V，但应用电路中有门电路的模拟应用（如脉冲振荡、线性放大）时，最低电压则不应低于4.5V。

由于CMOS集成电路工作电压宽，故使用不稳压的电源CMOS集成电路也可以正常工作，但是工作在不同电源电压的器件，其输出阻抗、工作速度和功耗是不同的，在使用中一定要注意。

（2）CMOS集成电路的电源电压必须在规定范围内，不能超压，也不能反接。

因为在制造过程中，自然形成许多寄生二极管，如图1所示为反相器电路，在正常电压下，这些二极管皆处于反偏，对逻辑功能无影响，但是由于这些寄生二极管的存在，一旦电源电压过高或者电压极性反接，就会使电路产生损坏。

2、驱动问题CMOS电路的驱动能力的提高，除了选用驱动能力较强的缓冲器来完成以外，还可将同一个芯片几个同类电路并联起来提高，这时驱动能力提高到N倍（N为并联门的数量）。

3、输入端的问题

（1）多余输入端的处理。

CMOS电路的输入端不允许悬空，因为悬空会使电位不定，破坏正常的逻辑关系。

另外，悬空时输入阻抗高，易受外界噪声干扰，使电路产生误动作，而且也极易造成栅极感应静电而击穿。

所以“与”门，“与非”门的多余输入端要接高电平，“或”门和“或非”门的多余输入端要接低电平。

若电路的工作速度不高，功耗也不需要特别考虑时，则可以将多余输入端与使用端并联。

（2）输入端接长导线时的保护。

在应用中有时输入端需要接长的导线，而长输入线必然有较大的分布电容和分布电感，易形成LC振荡，特别当输入端一旦发生负电压，极易破坏CMOS中的保护二极管。

其保护办法为在输入端处接一个电阻，R=VDD/1MA。

（3）输入端的静电防护。

虽然各种CMOS输入端有抗静电的保护措施，但仍需小心对待，在存储和运输中最好用金属容器或者导线材料包装，不要放在易产生静电高压的化工材料或化纤织物中。

组装、调试时，工具、仪表、工作台等均应良好接地。

要防止操作人员的静电干扰造成损坏，如不宜穿尼龙、化纤衣服，手或工具在接触集成块前最好先接一下地。

对器件引线矫直弯曲或人工焊接时，使用的设备必须良好接地。

（4）输入信号的上升和下降时间不宜过长，否则一方面容易造成虚假接触而导致器件失去正常功能，另一方面还会造成大的损耗。

对于74HC系列限于0.5us以内。

若不满足此要求，需要施密特触发器件进行输入整形。

（5）CMOS电路具有很高的输入阻抗，致使器件易受外界干扰、冲击和静电击穿，所以为了保护CMOS管的氧化层不被击穿，一般在其内部输入端接有二极管保护电路。

其中R约为1.5-2.5K欧。

输入保护网络的引入使器件的输入阻抗一定下降，但仍在108欧以上。

这也给电路的应用带来了一些限制：

（A）输入电路的电流保护。

CMOS电路输入端的保护二极管，其导通时电流容限一般为1mA在可能出现过大瞬态输入电流（超过10mA）时，应串接输入保护电阻。

例如当输入端接的信号，其内阻很小、或引线很长、或输入电容较大时，在接通和关断电源时，就容易产生较大的瞬态输入电流，这时必须接输入保护电阻，若，则取限流电阻为即可。

（B）输入信号必须在到之间，以防二极管因正向偏置电流过大而烧坏。

因此在工作或测试时，必须按照先接通电源后加入信号，先撤除信号后关电源的顺序进行操作。

在安装，改变连接，拔插时，必须切断电源，以防元件受到极大的感应或冲击而损坏。

（C）由于保护电路吸收的瞬间能量有限，太大的瞬间信号和过高的静电电压将使保护电路失去作用。

所以焊接时电烙铁必须可靠接地，以防漏电击穿器件输入端，一般使用时，可断电后利用电烙铁的余热进行焊接，并先焊其接地管脚。

（D）要防止用大电阻串入或端，以免在电路开关期间由于电阻上的压降引起保护二极管瞬时导通而损坏器件。

4、CMOS接口问题。

（）电路与运放连接。

当和运放连接时，若运放采用双电源，采用的是独立的另一组电源，即采用如图所示电路，电路中，、为钳位保护二极管，使输入电压处在与地之间。

的电阻既作为的限流电阻，又对二极管进行限流保护。

若运放使用单电源，且与使用的电源一样，则可直接相连。

（）与等其它电路的连接。

在电路中常遇到电路和电路混合使用的情况，由于这些电路相互之间的电源电压和输入、输出电平及负载能力等参数不同，因此他们之间的连接必须通过电平转换或电流转换电路，使前级器件的输出的逻辑电平满足后级器件对输入电平的要求，并不得对器件造成损坏。

逻辑器件的接口电路主要应注意电平匹配和输出能力两个问题，并与器件的电源电压结合起来考虑。

下面分两种情况来说明：

（）到的连接。

用电路去驱动电路时，由于电路是电压驱动器件，所需电流小，因此电流驱动能力不会有问题，主要是电压驱动能力问题，电路输出高电平的最小值为，而电路的输入高电平一般高于，这就使二者的逻辑电平不能兼容。

为此可采用图所示电路，在的输出端与电源之间接一个电阻（上拉电阻）可将的电平提高到以上。

若采用的是门驱动，则可采用如图所示电路。

其中为其外接电阻。

的取值一般在。

（）到的连接。

电路输出逻辑电平与电路的输入电平可以兼容，但电路的驱动电流较小，不能够直接驱动电路。

为此可采用专用接口电路，如缓冲器等，经缓冲器之后的高电平输出电流能满足电路的要求，低电平输出电流可达。

实现电路与电路的连接，如图所示。

需说明的时，与电路的接口电路形式多种多样，实用中应根据具体情况进行选择。

5、输出保护问题（）器件输出端既不允许和电源短接，也不允许和地短接，否则输出级的管就会因过流而损坏。

（）在电路中除了三端输出器件外，不允许两个器件输出端并接，因为不同的器件参数不一致，有可能导致和器件同时导通，形成大电流。

但为了增加电路的驱动能力，允许把同一芯片上的同类电路并联使用。

（）当电路输出端有较大的容性负载时，流过输出管的冲击电流较大，易造成电路失效。

为此，必须在输出端与负载电容间串联一限流电阻，将瞬态冲击电流限制在以下。

26、将电子产品抽象成一个硬件模型，大约有以下组成：

（1）输入

（2）处理核心（3）输出输入基本上有以下的可能：

1）键盘2）串行接口（RS232/485/CANBUS/以太网/USB）3）开关量（TTL,电流环路，干接点）4）模拟量（420ma、010ma、05V（平衡和非平衡信号）输出基本有以下组成：

（1）串行接口（RS232/485/CANBUS/以太网/USB）

（2）开关量（TTL,电流环路，干接点，功率驱动）（3）模拟量（420ma、010ma、05V（平衡和非平衡信号）（4）LED显示：

发光管、八字（5）液晶显示器（6）蜂鸣器处理器核心主要有：

（1）8位单片机，主要是51系列

（2）32位arm单片机，主要有Atmel和三星系列。

27、在51上面去做复杂的并行扩展是没有必要的，比如，扩展I/O口和A/D、D/A等等，可以直接买带有A/D、D/A的单片机；或者直接使用ARM，它的I/O口线口多。

可以使用I2C接口的芯片，扩展I/O口和A/D、D/A，以及SPI接口扩展LED显示，例如：

MAX7219等芯片。

28、第一课51单片机最小系统实际上，51单片机核心外围电路是很简单的，一个单片机一个看门狗一个晶振2个磁片电容；1、单片机：

Atmel的89C51系列、Winbond的78E52系列，还有Philips的系列，都差不多；现在有一些有ISP（在线下载的），就更好用了；2、看门狗：

种类很多，我常用的有max691/ca1161和DS1832等，具体看个人习惯、芯片工作电压、封装等。

Max系列和DS系列，还有IMP公司的，种类很多，一般只需要有最基本的功能就可以了；原来我使用max691，但是max691比较贵，因为它有电池切换功能，后来新设计电路板，就都采用ca1161了。

很早以前的电路设计中，现在可能还有人使用，使用一个电阻和一个电容达成的上电复位电路；但是，这样的复位电路一个是不可靠，为什么不可靠，网络上能找得到专门论述复位电路的文章；更重要的是，51系列的单片机比较容易受到干扰；没有看门狗电路是不行的，当程序跑飞时，回不来了，死在那里。

常规的做法是买一个专门的看门狗电路，完成复位电路和看门狗电路的功能。

单片机的输入输出口线是最容易引进干扰的地方；在严重干扰的情况下，需要将所有的口线光电隔离。

3、晶振：

一般选用11.0592M，因为可以准确地得到9600波特率和19200波特率；也可以使用36.864M，这个频率是1.8432M的20倍，看别人的电路板上用过，我也没有用到。

这2种晶振很容易买到，价钱跟12M的一样。

书上说，12M的晶振也能得到9600的波特率，但是，实际用的时候，会每隔一段时间就出错一次，好像累积误差一样，比较奇怪。

即使你的单片机系统不使用RS232接口，也可以做一个RS232，留着做测试，或者预留等等，没有坏处。

除非你的单片机系统的口线不够用了。

4、磁片电容：

22pf30pf，可以在有些书上找到什么晶振频率对应什么容量的磁片电容，但是，我都是随便拿来使用，反正在11.0592M下，都没有问题；如果你用到了更高的频率，最好还是找找资料看看。

如果你的单片机系统没有工作，检查步骤如下：

1、查看门狗的复位输出，可能的话在电路板上加一个LED，下拉，这样看起来就更方便；要是看门狗复位信号有，往下；2、查单片机，看看管脚有没有问题；一般编程器能够将程序写入，说明单片机是好的；最好手头上准备一个验证过的单片机，内部有一个简单的程序，比如，在某个口线上输出1个1秒占空比的方波等，可以使用万用表测量。

加一句：

设计产品时，要在关键的地方：

电源、串口、看门狗的输出和输入、I/O口等加不同颜色的LED指示，便于调试；作为批量大的产品，可以去掉部分LED，一方面是降低成本、一方面是流程保密；3、再查磁片电容，有些瓷片电容质量不行，干脆换了；顺便说一下，换器件最好使用吸锡带，将焊盘内的锡吸干净，再将器件拔出，这样不会损伤焊盘内的过孔；再将新的瓷片电容焊接上去的时候，用万用表量量是好的再焊；4、最后只有换晶振了；切记要买好的晶振，有些品牌质量比较好。

5、以上按照以上步骤检测时，将无关的外围芯片去掉；因为有一些是外围器件的故障导致单片机最小系统没有工作29、第二课基本的芯片和分立器件2.174系列芯片74系列的芯片的下载地址：

http:

/http:

/.tw/asp/class36_40.htmhttp:

/74系列的芯片是古老的一族，大部分的芯片现在均已不用了，但是，实际上，在目前的系统中，还能看到一些芯片，有些芯片现在还在系统中使用，例如：

1、74046个反相门下载地址：

http:

/将输入的TTL逻辑反相，如：

0-1，1-02、74076个集电极开路门下载地址：

http:

/由于集电极开路门可以外接高电压，可以最高到DC30V，电流最大到39mA，通常我用它驱动8字数码管和继电器等大电流的负载；开路门内部结构是达林顿管的，输出的逻辑是正的；与其类似的芯片是7406，只不过是反相开路门。

3、74LS573与74LS3738数据锁存器74LS373下载地址：

http:

/74LS573下载地址：

http:

/引入几个概念：

1.真值表参见74LS373的PDF的第2页：

DnLEOEOnHHLHLHLLXLLQoXXHZ这个就是真值表，表示这个芯片在输入和其它的情况下的输出情况。

每个芯片的数据手册（datasheet）中都有真值表。

2.高阻态就是输出既不是高电平，也不是低电平，而是高阻抗的状态；在这种状态下，可以多个芯片并联输出；但是，这些芯片中只能有一个处于非高阻态状态，否则会将芯片烧毁；高阻态的概念在RS232和RS422通讯中还可以用到。

3.数据锁存当输入的数据消失时，在芯片的输出端，数据仍然保持；这个概念在并行数据扩展中经常使用到。

4.数据缓冲加强驱动能力。

74LS244/74LS245/74LS373/74LS573都具备数据缓冲的能力。

OE：

output_enable，输出使能；LE：

latch_enable，数据锁存使能，latch是锁存的意思；Dn：

第n路输入数据；On：

第n路输出数据；再看这个真值表，意思如下：

第四行：

当OE1是，无论Dn、LE为何，输出端为高阻态；第三行：

当OE0、LE0时，输出端保持不变；第二行第一行：

当OE0、LE1时，输出端数据等于输入端数据；结合下面的波形图，在实际应用的时候是这样做的：

aOE0；b先将数据从单片机的口线上输出到Dn；c再将LE从0-1-0d这时，你所需要输出的数据就锁存在On上了，输入的数据在变化也影响不到输出的数据了；实际上，单片机现在在忙着干别的事情，串行通信、扫描键盘单片机的资源有限啊。

在单片机按照RAM方式进行并行数据的扩展时，使用movxdptr,A这条指令时，这些时序是由单片机来实现的。

后面的表格中还有需要时间的参数，你不需要去管它，因为这些参数都是几十ns级别的，对于单片机在12M下的每个指令周期最小是1us的情况下，完全可以实现；如果是你自己来实现这个逻辑，类似的指令如下：

movP0,A;将数据输出到并行数据端口clrLEsetbLEclrLE;上面三条指令完成LE的波形从0-1-0的变化74ls573跟74LS373逻辑上完全一样，只不过是管脚定义不一样，数据输入和输出端各在一侧，PCB容易走线；所以大家都喜欢使用这个芯片。

4、74LS244数据缓冲器下载地址：

http:

/数据输出能力比较强，输出电流可以到40mA以上；4个缓冲器分成2组，具有高阻态控制端口5、74LS245总线缓冲器http:

/双向数据接口，通常在ISA板卡上可以看到；早期的51系统中，为了扩展RAM、eprom、A/D、D/A、I/O等经常可以看到这个片子；为了增强驱动能力，有时是为了隔离输入和输出，主要是布线方便，像74LS573一样，输入、输出在一侧，经常用到这个片子6、74LS138三八译码器http:

/在早期的51系统的扩展中，作为地址选通的片子，可以经常看到。

另外一个类似的芯片是74LS154，是4-16译码器，现在更是少见了。

有兴趣的可以研究一下何立民的经典著作中的有关章节。

知道有这么一个芯片就可以了。

2.2CD4000系列CD4000系列的芯片，除了跟74系列的电气特性有所区别外，例如：

1）电压范围宽，应该可以工作在3V15V，输入阻抗高，驱动能力差外，跟74系列的功能基本没有区别；2）输入时，1/2工作电压以下为0，1/2工作电压以上为1；3）输出时，1=工作电压；0=0V4）驱动能力奇差，在设计时最多只能带1个TTL负载；5）如果加上拉电阻的话，至少要100K电阻；6）唯一现在使用的可能就是计数器，CD4060的计数器可以到14级二进制串行计数/分频器，这个74系列的做不到这么高；下载地址：

http:

/.tw/asp/class36_40.htmhttp:

/.tw/pdf_file/CD4060.PDF2.3ULN2003/ULN2008它的内部结构也是达林顿的，专门用来驱动继电器的芯片，甚至在芯片内部做了一个消线圈反电动势的二极管。

ULN2003的输出端允许通过IC电流200mA，饱和压降VCE约1V左右，耐压BVCEO约为36V。

用户输出口的外接负载可根据以上参数估算。

采用集电极开路输出，输出电流大，故可以直接驱动继电器或固体继电器（SSR）等外接控制器件，也可直接驱动低压灯泡。

经常在工控的板卡中见到这个芯片。

有个完全一样的型号：

MC1413，不过现在好像不怎么见到这个型号了，但是管脚与2003完全兼容。

ULN2003可以驱动7个继电器；ULN2008驱动8个继电器。

ULN2003下载地址：

http:

/ULN2008下载地址：

没有找到。

奇怪啊。

2.4光耦光耦是做什么用的？

光耦是用来隔离输入输出的，主要是隔离输入的信号。

在各种应用中，往往有一些远距离的开关量信号需要传送到控制器，如果直接将这些信号接到单片机的I/O上，有以下的问题：

1）信号不匹配，输入的信号可能是交流信号、高压信号、按键等干接点信号；2）比较长的连接线路容易引进干扰、雷击、感应电等，不经过隔离不可靠个人博客:

http:

/1个光耦、2个光耦和4个光耦，HP公司和日本的东芝公司生产。

下载地址：

http:

/.tw/pdf_file/TLP521-1-2,4.PDF发光管的工作电流要在10mA时，具有较高的转换速率；在5V工作时，上拉电阻不小于5K，一般是10K；太小容易损坏光耦；2）4N25/4N35，motorola公司生产下载地址：

http:

/.tw/pdf_file/4N25-8,35-7,H11A1-5.PDF隔离电压高达5000V；3）6N136，HP公司生产下载地址：

http:

/.tw/pdf_file/6N135-6.PDF要想打开6N136，需要比较大的电流，大概在1520mA左右，才能发挥高速传输数据的作用。

如果对速率要求不高，其实TLP5211也可以用，实际传输速率可以到19200波特率。

选