硬件学习笔记

1.欧姆定律

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2.电容

电容基本要求

  1. 不要反接
  2. 两端电压不要超过电容额定电压

电容种类

  1. 电解电容

    有方向

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  2. CBB电容

    无方向,耐压非常高

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  1. 固态电解电容

    温度特性要比普通电解电容好的多

  2. MLCC

    常见的贴片电容,ESR很低,可以提供大的瞬态电路;ESL很低,有很好的高频特性;温度特性比较差;容量低。

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电容基本特性

**电容两端电压不能发生突变。**利用这一原理可以升压。

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一开始S2闭合,电容从0V缓慢增加到5v,上极板的电位相对于下极板高5v。当S2打开,S3闭合时,电容下极板的电位被瞬间拉高到5V,则上极板的电压上升至10V,从而实现升压。

电容的储能特性

电容的充电速度与电容大小和充电电流有关。

电容时间常数:τ=RC\tau = R*C。电容时间常数指,充电充到63%所需要的时间。一般3到5个τ\tau认为电容充满。

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电容的滤波作用

假设存在下面这样一个电路,3.3V由开关电源进行供电。在按键未闭合的时候,开关电源供电也许为10mA;而一旦按键闭合,负载会分担一部分电流,而由于开关电源的反应时间有限,因此会造成芯片供电引脚出现掉电压。而在电源两端并联一个电容,可以防止电压发生突变。

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电容容抗

电容在频率越高时,阻抗越小,频率越低时,阻抗越大。(隔直通交)

Rc=12πfcR_c=\dfrac{1}{2\pi fc}

低通滤波电路

可以让低频的信号通过,衰减高频的信号。

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截止频率ft=12πRCf_t=\dfrac{1}{2\pi RC} 。截止频率指,这个频率下的输入信号,输出信号峰峰值会衰减为原来的0.707倍。

高通滤波电路

让高频信号通过,衰减低频信号。

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截止频率定义和低通滤波器一样。

3.电感

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电感基本特性

  1. 流过电感的电流不能突变。

  2. 一般情况下,电感只能改变电路中的电流变化速度,但是不能改变电路的电流最大值

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在开关闭合的时候,流过电感的电流缓慢上升。而一旦开关断开,由于电感的存在,电路中的电流不会瞬间回到0,而是会向开关两端的寄生电容充电,从而在两侧产生一个高压。如下图所示,在开关断开时,两侧产生了163V的高压。

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为了解决这个问题,一般需要加入续流二极管,以保证电感的电流可以被释放。

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电感感抗

电感频率越高,阻抗越大;频率越低,阻抗越小。(隔交通直)

RL=2πfLR_L=2\pi f L

电感的低通滤波电路

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ft=R2πLf_t = \dfrac{R}{2\pi L}为截止频率计算公式。