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模电基础：电路与定律资料下载
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2021-04-03
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集成电路发展至今日，量产IC的制程已经达到10nm。伴随电路设计集成度的迅速提高，高频高速电子信号的处理需求越来越旺盛，电子技术的发展重心逐步从模拟时代过渡到数字化阶段。虽然数字IC大行其道的当下，模拟电路以及分立式电子元器件的使用频率逐年减少。但是在处理EMC、电源设计的过程当中，模拟电子技术和分立式元器件依然扮演着重要角色。
本文主要描述了笔者在日常开发过程当中，接触到的常用模拟电路及分立电子元器件相关知识，便于从事单片机开发以及嵌入式系统裸板调试的同学，方便的补充与查阅相关知识点。摒弃高校传统《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》三部电子技术基础课程庞杂的知识体系，倡导言简意赅、学以至用的嵌入式硬件学习思路。本文将伴随笔者工作经验的积累，逐步增加相应知识点并移除落后不常用的内容。
文章中的部分公式与电路图摘自中文维基百科，三极管以及基尔霍夫定律相关图例摘自木村诚聪所著的《电子世界轻松游》。
电路的三类状态
● 通路/回路：指电流通过元器件或者用电器后流回电源的通路，通常是指闭合电路。
● 断短/开路：电路中两点之间无电流通过（开关没有闭合或导线未连接）或者连接了阻抗值/电阻值非常大的导体，即整个电路处于断开的状态。
● 短路：短路是指电路或电路中的一部分被短接。如负载与电源两端被导线连接在一起，就称为短路，短路时电源提供的电流将比通路时提供的电流大得多，一般情况下不允许短路，如果短路，严重时会烧坏电源或设备。
电子技术常用数量级单位
数量级是国际单位制当中衡量数量的尺度与大小级别的单位，同样也适用于表达电子技术所涉及单位的数量级，《中华人民共和国法定计量单位》当中规定了与国际数量级单位相对应的中文命名，具体对应关系请参见下表：
电流
自由电子的定向运动产生电流，其方向与自由电子运动的方向相反，电流用字母I表示，基本单位是安培 A。
电流I(安培)=电荷Q(库仑)/时间t(秒)
1秒内通过导体横截面的电荷量为1库仑。
电压
高、低电位之间的电位差称为电压，用字母U表示，基本单位是伏特V。
电压V(伏特)=电荷Q(库仑)*电功W(焦耳)
1库仑电荷做1焦耳的功形成的电位差等于1伏特。
电
用来限制通过其所连支路的电流大小，电阻用字母R表示，基本单位为欧姆Ω。电阻值通常与温度、_材料_、_长度_、导体横截面积有关，主要物理特性是将电能转换为热能，因此可以认为它是一个耗能元件，在电路中通常起到分压、分流作用。
电阻R(欧)=电阻率ρ(欧·厘米)*[长度L(厘米)/横截面积S(平方厘米)]
限流电阻：用来限制电阻所在支路电流的大小。
上拉电阻：输入端口未连接设备或处于高阻抗时，用于保证输入信号为指定逻辑电平。
下拉电阻：接地连接从而使逻辑信号保持在接近0伏特状态。
欧姆定律
通过某段导体的电流跟该段导体两端的电压成正比，电阻成反比。
电压V(伏)=电流I(安)*电阻R(欧)
基尔霍夫定律
电流定律：流向某一结点的电流之和恒等于该结点流出的电流之和（流入流出结点的电流相等）。
电压定律：某回路的电源电压恒等于各电阻之上的压降之和（回路中的电压总和是零）。
电容
一种可以容纳电荷的储能元件，由2块金属电极之间夹1层绝缘电介质构成，用字母C表示，基本单位是法拉第F。
电容C(法)=电荷Q(库)/电极间的电压V(伏)
选取电容时要注意其耐压值（即临界电压，过大电压会导致电容器损坏）。
电容器在开发板主要有如下几个作用：
耦合，充放电的特性可以阻止直流电通过，但是允许交流电通过，即通交隔直。
滤波，将一定频段内的信号从总信号中去除。
去耦，防止前后电路电流大小变化时，在供电电路中形成的电流波动对电路正常工作产生影响。
数字电路当中，所有IO器件的VCC和GND之间（包括电源）都会放置一个0.1uF的去耦电容。
精彩内容未完待续......
本文转载自：Bit by bit（作者： Hank）
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