单片机电路基础
思维导图
一、基本元器件
1. 电阻
- 作用：基于欧姆定律，主要用于限制电流、调节电压和保护电路。
- 数值计算：以 LED 限流电阻为例，电源 5V，LED 额定电压 1.7V，电流 10mA，根据欧姆定律可计算电阻值（需分压 5V-1.7V=3.3V，电阻 R=3.3V/0.01A=330Ω）。
- 分类与读数：
类型 读数规则 精度 3 位色环 前 2 位为有效数字，第 3 位为 10 的 n 次幂（0 的个数） ±5% 4 位色环 前 3 位为有效数字，第 4 位为 10 的 n 次幂 ±1% 阻值＜10 用字母 R 代替小数点（如 R010 表示 0.01Ω） - - 常用参数：上拉、下拉电阻常用 1K-10K，根据库存选择。
2. 电容
- 原理：基于充放电特性，电压升高时充电储存电荷，电压降低时放电释放电荷。
- 作用：
- 滤波：过滤电源波动和纹波，大电容（10uF）滤低频，小电容（100nF）滤高频，通常先滤低频后滤高频。
- 旁路：统一使用 100nF 进行旁路滤波（经验值）。
- RC 延时：电源通过电阻给电容充电，电容电压升至阈值的时间为延时时间。
主要作用：过滤电源上的波动和纹波(滤波)、耦合，平滑电源 通交隔直。
电路与电路之间的关系
交流电电压不断地变化，那电容的充放电状态也在不断的变化，保持在不断的充放电
经典滤波电路
3. 电感
- 原理：基于电磁感应，电流通过线圈产生磁场，磁通量随电流变化。
- 作用：储能、滤波、阻抗匹配，具有 “通直流，阻交流” 特性，会阻碍电流变化（感应电动势 UL = L*(di/dt)，电流不变时感应电动势为 0）。
4. 二极管
- 原理：基于 PN 结单向导电性，正向偏置时导通，反向偏置时截止。
- 导通压降：硅管 0.6V-0.8V，锗管 0.2V-0.3V；死区电压：硅管 0.5V，锗管 0.1V。
- 作用：
- 整流：将交流电转换为直流电。
- 稳压：稳压二极管工作在反向击穿状态，两端电压基本恒定，需配合保护电阻使用。
5. 三极管
- 原理：基于电流放大和开关原理，有发射极、基极、集电极三个极，存在截止、放大、饱和三种状态（常用饱和和截止状态作开关）。
- 电流关系：放大状态下，Ie=Ib+βIb，Ic=βIb（β 为放大系数）。
- 类型：NPN 型（基极高电平导通）、PNP 型（基极低电平导通）。
6. MOS 管
- 原理：基于电压控制特性，栅极电场控制源极和漏极间电阻。
- 类型与导通条件：
- NMOS：栅极高电平（VGS > Vt）导通，控制与地之间的导通。
- PMOS：栅极低电平（VGS < Vt）导通，控制与电源之间的导通。
- 特点：输入阻抗高（上亿欧姆）、导通电阻低（几毫欧）、开关速度快，适合 PWM 输出。