《电路设计》知识点总结

本课程系统讲解了电路设计的基础知识和实用技巧，共包含115课内容，主要涵盖以下核心内容：安全设计要点、欧姆定律应用、电阻/电容/电感特性、二极管与三极管工作原理、MOS管开关电路、比较器与运放电路设计、电源电路（线性/开关电源）、典型应用电路（恒流源、滤波电路等）以及PCB设计全流程。重点强调元器件选型规范、电路保护措施（如续流二极管）、噪声抑制方法。

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第一课电路设计安全要点

1、电路小白：尽量别碰市电220V

2、人体安全电压：交流电压36V，交流电流10mA

3、不要双手分别碰正负极，会形成回路，电流经过伤害心脏

第二课欧姆定律

1、公式： $I=\frac{U}{R}$

2、仪器测量出来的数值可能不准确，需要用万能表去测。

3、测某一段路的时候数值不准是因为万用表自身也存在几欧姆的电阻，所以要测电阻远远大于万用表内部的电阻。

第三课电阻的阻值识别

1、元器件存在误差，不要忽略细小的偏差，如果是比较重要的位置的话，需购买精度高的

2、电阻的阻值识别：

直插电阻

贴片电阻

整数型电阻：最后一位数代表的是 $10^{n}$ 。例如：103= $10*10^{_{3}}$ =10k

小数型电阻：R前面是整数，R为小数点，R后面是小数。例如：5R60=5.6R

第四课电阻的功率

1、算出电阻大小之后，不要随便取，注意额定功率

电阻功率计算公式：P=I*U P= $I^{2}$ *R P= $\frac{U^{2}}{R}$

设计电路过程中，一定不能超过电阻的额定功率，否则电阻发热会很严重

第五课电阻的限流作用

1、当供电电压大于负载的工作电压时，可以利用电阻限流（注：电路中不能超过电阻的功率，同时尽可能只工作在供电电压和负载工作电压相差不大或者工作电流很小的场景）

2、常用的二极管的电压是1.8~3V，如果接入的电压是3.3V的话，灯会慢慢变暗，直到烧掉。

3、欧姆定律中：R= $\frac{U}{I}$ 的U是指两端的电压，不是电源的电压

例题

第六课电阻的分流功能

1、假如要加上一个电机，但是电压给大了，需要电阻来限流，这时候如果只是单单串联一个电阻的话，它的额定功率也许会给到很大，这样子的话虽然电机不会烧坏了，但是电阻会烧坏。

解决办法：

①（最好）通过一个电源，把电源电压给降下来。

②并联电阻，如果只有0.25W的电阻，就并联10个功率的电阻，既满足了功率的要求，也满足了电阻的要求

第七课电阻的分压功能

电阻的分压公式： $V_{R}=\frac{(V_{1}-V_{2})*R_{2}}{R_{1}+R_{2}}+V_{2}$ （很多时候V2是GND）

第八课电容是什么

1、电容简单来说就是两块不连通的导体加上中间的绝缘材料。

2、电解电容是分正负方向的，灰的那一面是负的。记得不要接反和不要超过额定电压。

第九课常见电容特性

额外小知识：cbb电容，无正负之分，耐压可做到非常高

MLCC（常见的贴片电容）：低ESR（能提供瞬态电流的能力会比较大，低ESR通常意味着低ESL，高频特性好），长寿命，温度特性差，DC偏置特性差，容量一般，高电压，小型。

Polymer AI Cap（贴片式的电解电容）：低ESR，长寿命，温度特性好，DC偏置特性好，容量一般，电压一般，一般大。

Polymer Ta Cap（钽电容）：ESR一般，短寿命，温度特性较好，DC偏置特性好，容量较高，电压一般，较小型。

Polymer AI Cap（V chip）：ESR一般，寿命较长，温度特性较好，DC偏置特性好，容量较高，电压较高，比较大。

Ta Cap（MnO2 type）：高ESR，短寿命，温度特性好，DC偏置特性好，容量较高，电压一般，较小型。

AI Capacitor（Electrolyte type）（普通的电解电容）：高ESR，短寿命（里面是电解液，会挥发），温度特性一般，DC偏置特性好，容量高，高电压，比较大。

第十课电容两端电压不能突变

1、电容两端的相对电压不能突变，只要电容不充电或者放电，电容两端的电压就不变（注：电容两端的相对电压不能突变，但是两端的电压可以同时突变）

2、例题1：

分析：因为一开始未通电的时候，电容两端的电压都为0V，所以说相当于是一根导线，通5V时，两端电压就会迅速升为5V。

例题2：

分析：电容上面的电压是A点电压，下面的是B点电压，将电容充当导线。闭合开关的瞬间，A处和B处的电压均为0V，随后A处电压缓慢上升至5V，B处电压不变。

例题3：

分析：电容上面的电压是A点电压，下面的是B点电压，将电容充当导线。因为没有电阻，所以不能忽略导线和开关的内阻，假设电容上面的开关和导线内阻总为10mΩ，电容下面的导线内阻为10mΩ。闭合开关的瞬间，内阻分压，所以A处与B处的电压为2.5V。随后，A处的电压缓慢上升至5V，B处的电压缓慢下降至0V。

第十一课利用电容的储能特性实现上电延时

1、电容可以简单理解成小电池

2、电容的充电速度与电容大小以及充电电流有关

3、电容的充电时间常数： $\gamma$ =R*C（一般3~5 $\gamma$ 则认为是电源电压）（ $\gamma$ 读作"tao")

第十二课电容的储能特性实现断电延时

第十三课电容的稳压功能和滤波功能

1、如果不加电容的话，假设电路左边是一个开关和一个比较大的电阻，右边是芯片，中间3.3V电源供电。假设芯片供电电流是10mA，电阻需要1A电流。当断开开关的时候，电源是直接给芯片供电的，电源的10mA直接流向芯片。突然闭合开关，这时候回路需要的电流增大，但是电源离用电器件比较远加上电源需要有反应时间，这时候电流要从10mA上升到1.01A，芯片这头的电压会急速降低，等电源反应过来了才会上升。这时候的电压跌落问题会导致芯片出现死机，复位等问题。

2、区别：

未加电容加了电容

第十四课电容的容抗的计算公式

1、电容的频率与阻抗成反比（ $R_{C}=\frac{1}{2\pi fc}$ ）

2、根据公式就可以知道为什么电容通交阻直了，就是因为直流电的时候，频率f为0，此时阻抗无穷大，就相当于是断路的状态了。

第十五课低通滤波电路的基本作用

1、低通滤波电路可以让”低频“的信号通过，衰减”高频“的信号，这是利用了电容的充放电特性实现的。

2、低通滤波电路的截止频率： $f_{t}=\frac{1}{2\pi RC}$

3、三种情况的分析（电阻+电容组成低通滤波电路）：

（1）当输入信号的频率等于截止频率的时候，他就会-3DB（-3DB的意思是衰减成自身的0.707倍）

（2）当输入信号的频率高于截止频率的时候，他就会衰减了。

（3）当输入信号的频率小于截止频率的时候

第十六课低通滤波电路的本质原理

低通滤波的本质原理：用分压的思路，如果频率越低，电容的容抗会变大，分压就会变小。假如说输入的信号是交流信号，输入信号的电压变化速度大于电容的充放电速度的时候，电容两端的电压是有衰减的。

第十七课高通滤波电路工作原理

1、高频信号上面叠加了低频噪声之后，峰值会来回抖动。这时候需要将低频噪声从高频信号上剥离出来，“高频“的让它通过，”低频“的就不让它通过，这时候就要用到高通滤波电路了。（注意：高频和低频是个相对的概念，不是具体数值）

2、高通滤波电路和低通滤波电路的R和C刚好位置调换了。（低通滤波输出的是电容的电压，而高通滤波输出的是电阻的电压）

3、高通滤波电路的截止频率： $f_{t}=\frac{1}{2\pi RC}$

4、仿真看结果：

我们可以看出来，要是是个纯正的高频信号的话，他的峰值是稳定不变的。但是要是加了低频信号的话，峰值不断变化。

在这里可以看出来，高通滤波了之后，峰值是趋于稳定的。

第十八课高通滤波电路常见应用场景

1、工频干扰（电源端的隔离没做好）

2、没有供地

第十九课电感是什么

电感就是一根导线加一个磁性材料。生活中，所有由线圈组成的器件，都是电感。磁芯是为了控制电感量。

第二十课电感的基本特性

1、基本特性：流过电感的电流不能突变。（注：电感会抑制电流，但不是说改变电流最大值，而是改变了电流的变化速度）

2、电路分析：

没加电感的电路

分析：这个开关闭合瞬间，电流突变为0.25mA，断开瞬间，又变回0mA了。

加了电感的电路

分析：加了电感的话，电感会把电流的上升和下降速度给抑制住，所以电流是缓慢上升的。

第二十一课电感回路的电阻突然变很大会怎样

1、电感流过电流时，如果电感回路的电阻突变变得很大，电感会产生一个很高的电压，此时容易击穿器件，所以应用电感时，必须要考虑电感的续流回路。

2、电路分析

分析：开关闭合时，电流缓慢上升到0.5A；开关断开后，因为电感的基本特性——电流不会突变，这样子的话，电感会强制性地让回路流过电容。此时断开的开关是两个不连通的导体，就相当于是电容了，所以开关充当了寄生电容，电流就全部存到开关两端。因为寄生电容非常小，电阻相当于无穷大，电流存到开关上，就会有很高的电压，可达到几百伏，甚至上千伏。

解决办法：可并联一个二极管，这样子的话，电流会去到二极管的回路，不会产生高压了。

第二十二课电感的感抗计算公式

1、电感是不损耗的器件，但是对于交流电来说，是有抑制电流的作用的。

2、感抗：电感对电流的阻碍大小

3、公式： $R_{L}=2\pi fL$ （频率与阻抗成正比）

第二十三课电感的低通滤波原理

1、低通滤波电路可以让低频的信号流过，衰减高频信号。

2、电路分析：

分析：因为输入信号的频率大于截止频率，故能通过。

分析：因为输入信号的频率小于截止频率，有衰减。

RC与LR的低通滤波电路区别：

应用场景不同：

RC低通滤波：信号传输。适用在电流比较小或者后级的输出的负载相对来说功率比较小的电路（因为电阻是耗能器件）

LR低通滤波：电源线的滤波。适用于电流比较大的电路（因为电感不耗能）

第二十四课电感的高通滤波原理

（1）普通的高频信号电路

（2）加了低频信号的电路

有直流偏置信号的电路：

分析：如果一个峰值为1V的标准正弦信号，加上了一个偏置为1V的信号，此时总信号是0V到2V的范围，要是经过了电感，偏置信号就会被过滤掉。所以说，电感的高通滤波电路只能够过滤掉没有直流偏置的信号。

第二十五课 LC低通滤波原理

1、LC低通滤波电路比RC、LC的低通滤波电路的滤波效果更好、

2、LC谐振频率公式： $f_{t}=\frac{1}{2\pi \sqrt{LC}}$

3、电路分析：

注：如果用LC做低通滤波电路的时候，记得要在LC网络上预留一个电阻，去限制谐振点的放大倍数。在LC回路中的电阻比较小的时候，它在谐振点，也就是截止频率的那一点，会存在放大效果，会对谐振频率点产生一定的增益。

第二十六课二极管的基本结构

1、二极管的结构就是一个PN节，导通后肯定会存在压降（硅管 $\approx$ 0.7V（普通二极管）;锗管 $\approx$ 0.3V（肖特基二极管））

2、其结构就像是一个漏斗结构，普通二极管只能单向导通。

3、二极管的导通电压不是恒定不变的，流过二极管的电流越大，二极管的压降就会越大（二极管的寄生电阻）

4、注意：二极管两端不能直接接大于二极管导通压降的电压，否则电流会很大，烧毁二极管。所以一定不能用一个电压源跟二极管并联。（理由：①二极管的特性曲线；②接入的电压减去二极管导通压降的电压，剩下的会直接到二极管的寄生电阻以及电源线内阻，流通的电流就会非常大。）

第二十七课二极管的漏电特性

二极管反向截止并不代表完全关断，其实会有微弱的漏电流，其中肖特基的漏电流会比较大。（所有的半导体，只要器件上面有耐压，即使器件处于不工作的状态，器件上依旧会有漏电流的。）

第二十八课半波整流电路工作原理（峰值检波电路）

1、可以利用二极管的单向导通特性，把交流变成直流。

2、电路分析

分析：闭合开关后，因为二极管有压降，所以电容会在输入信号的0.7V之后开始缓慢上升，如果说此时电容充到1V，但是输入信号为1.6V的话，二极管被分到的电压只有0.6V，没有导通，所以电容不会充电了，直到输入信号大于1.7V的时候，电容就又会开始充电了，一充一停一充一停，直到电容充到输入信号最大值少0.7V的时候才会停止。

第二十九课全波整流电路工作原理

电路分析：

分析：首先分析输出的信号变化，先不考虑电容进去，从 $V_{A}$ 流到 $V_{B}$ 处，因为已经流过一个二极管了，压降了0.7V，所以 $V_{B}$ 肯定是比 $V_{A}$ 小的，所以流到 $V_{B}$ 处接着往下流到电源的负极。整个电路流了两个二极管，所以输出信号是从输入信号为1.4V开始，一直比输入的小1.4V。到了负半周的时候，此时电流是从电源的负极流向的，但是对于二级管来说，是正向流动的，所以是在x的上半轴。后面再考虑电容，从输入信号为1.4 V处开始充电，到达输出信号峰值少1.4V之后，开始慢慢放电（因为后面有一个二极管需要供电），再充电再放电一直循环往复。因为正半周和负半周都用到了，所以叫做全波整流。

第三十课二极管的钳位功能

二极管的钳位功能：利用二极管的导通电压特性，可以实现对信号线进行钳位。

（1）

分析：因为二极管的导通电压为0.7V，R2电阻与二极管是并联的，所以R2处的电压会被二极管钳位到0.7V。（但是这个条件触发的前提是R1跟R2的分压是大于二极管的导通电压的）

（2）

这样子就可以让跟它并联的电路电压不会超过4V。

（3）

确保这点的电压最低不会低于-0.7V。

第三十一课二极管控制电路的电流方向

1、利用二极管的单向导通，可以控制电路中的电流方向，这样可以实现反接保护。

例如：我要让直流的电机顺时针旋转，不让它逆时针旋转就可以利用这个二极管的单向导通实现。

2、要是有电源处和地处选一个来接二极管，那就接电源处，因为二极管接地的话，有这个导通压降，实际上接的是0.7V，不是0V。工作电流越大的话，导通压降就越大，这会对地产生波动，会影响电路工作。

第三十二课二极管的最大反向耐压

二极管承受反向电压时会自动截止，但是每一个二极管都有最大反向耐压值。

第三十三课稳压二极管的基本功能

1、稳压二极管是工作在反向击穿状态，当其发生反向击穿时，稳压二极管两端的电压会保持在某个电压值（约等于额定的稳压值）。

2、当稳压二极管的热量超过额定功率的时候，稳压管就会毁坏。（尽量电流在5mA左右）

第三十四课三极管的基本结构

1、三极管简单来说就是电子开关。

2、NPN型三极管的内部结构：

3、对于N型的三极管来说，be一定要导通，ce才会导通。

第三十五课三极管的开关功能

1、三极管可以当成电子开关和放大小信号来使用。

2、

分析：当b和e流过电流的时候，c和e就会导通。

第三十六课三极管开关电路设计注意事项及计算方法

1、理想的开关只有“开”和“关”两种状态，但是三极管不是理想的开关，它有“似开不开、似关不关”的第三种状态（放大）。

2、小心ce流通的电流，如果说是大于等于100mA的话

3、

分析：如果是小功率电路（电流小于100mA），R1取几kΩ是没问题的。如果电流是比较大的话，R1没有取到合适的值，三极管就会进入放大状态（放大状态：一定不可以去带大电流负载的（大电流负载：三极管非常烫+电机不工作））。

判断三极管是否工作在一个“开”或“关”的状态？

①看ce两端的电压。

（1） $V_{ce}=V_{cc}$ ：断开（截止）

（2） $V_{ce}$ $\leqslant$ 0.3：饱和导通（0.3是ce的导通压降）

（3） $0.3<V_{ce}<V_{cc}$ ：放大（记得不能带大电流负载）

②看 $I_{b}$ 和 $I_{c}$ 之间的关系。

（1） $I_{b}=0$ ：断开

（2） $I_{b}*\beta >I_{c}$ ：饱和导通

（3） $I_{b}*\beta =I_{c}$ ：放大

如何计算R1的值，使得三极管处于饱和导通状态？

步骤：

①找出 $I_{c}$ 的最大值（负载的最大电流）

②根据 $I_{b}*\beta >I_{c}$ ， $\beta$ 一般为50~300，可算出 $I_{b}$ > $\frac{I_{c}}{\beta }$

③根据 $I_{b}=\frac{V_{cc-V_{be}}}{R1}$ ，可算出R1的最大值

第三十七课电子开关什么时候用P管？什么时候用N管？

1、当三极管用作开关时，通常N型三极管控制负载的GND端，P型三极管控制负载的 $V_{cc}$ 端。

2、如果以发射极接到N管上， $V_{ce}$ 会有比较大的压差，当ce的电流比较大的时候，发热量就会特别严重。总的来说，就是负载不要串在be回路里，否则负载电压的波动容易导致 $V_{be}$ 的不稳，从而三极管容易进入放大状态。

3、

第三十八课 P型三极管开关电路计算方法

第三十九课 N型三极管和P型三极管的特性对比

N型三极管是高电平才导通的，P型的三极管是低电平导通。（因为b要比e处电压高0.7V）

第四十课三极管的输出反向功能

1、三极管集电极信号与输入信号的逻辑相反，所以可以利用三极管对信号进行反相。

2、

分析：0->工作，1->不工作

第四十一课三极管的基极下拉电阻的重要性

1、给N型三极管的基极加下拉电阻可以改善噪声的干扰

2、给P型三极管的基极加上拉电阻可以改善噪声的干扰

第四十二课三极管的最大耐压

三极管并不是一个理想的开关，每个三极管都有其最大耐压值。

反向耐压/耐压： $V_{be}$ < $V_{ce}$ < $V_{cb}$

第四十三课自动出水水龙头工作原理

1、重要的元器件：比较器

（1） $V_{+}$ > $V_{-}$ ：输出高电平

（2） $V_{-}$ > $V_{+}$ ：输出低电平

2、红外接收二极管与普通的二极管接法是相反的。

接收到红外->电机转

第四十四课自动出水水龙头电路设计注意事项

分析：如果电路没有加续流二极管的话。因为有电感，如果突然断开，电感为了维持电流，就会产生一个比电源还要大的感生电压，会穿过三极管的ce。

第四十五课比较器为什么要加上上拉电阻

1、推挽与开漏输出的区别：

推挽输出：相当于上下两个开关。

开漏输出：相当于只有下面一个开关。

2、

分析：有一些比较器内部是开漏输出的，这时候就要加上上拉电阻。当下面的开关为断开状态，电源直接供电，因为负载内部的电阻相对于上拉的电阻值是很大的，所以几乎是5V的电压流出。当下面的开关是闭合状态的时候，流出的电压就为0V。

第四十六课温控风扇工作原理

1、热敏电阻：

（1）正温度系数：温度越高，电阻越小

（2）负温度系数：温度越高，电阻越大

2、电路设计：

这样子就可以实现温度超过多少，电机转，否则不转。（注意：三极管的基极要接上拉电阻和二极管与电感的并联）

第四十七课人体感应灯工作原理

MOS管：可以将感生出来的电压放大。

第四十八课光控灯工作原理

第四十九课 MOS管的基本结构

分析：如果是Nmos管的话，源极和漏极掺杂的半导体材料，一般是N型半导体材料，衬底是P型半导体材料。所以s与p，d与p相当于接上了二极管，又因为s与p之间通常还有一根线连着，所以s与p之间的二极管被短路了，所以总的来说，就相当于s与d极之间有二极管。

第五十课 MOS管的导通条件

Nmos： $V_{g}-V_{s}$ > $V_{th}$ ，DS之间导通（ $V_{th}$ 是导通饱和电压， $V_{th}$ 一般是负值的）

Pmos： $V_{g}-V_{s}$ < $V_{th}$ ，DS之间导通

第五十一课 MOS开关电路的设计方法

MOS管的电路接法与三极管类似。（区别：不加电阻控制。原因：因为MOS管是电压控制电流，内部自身本来就是绝缘的。）

第五十二课 MOS管的寄生电容问题

分析：

MOS管是电压控制型，肯定会受到寄生电流的影响。

三极管是电流控制型，因为自身消耗电流，断开开关，就会很快地将电容上的能量消耗掉。

第五十三课 MOS管的寄生二极管一定不能忽略

1、MOS管的寄生体二极管不能够忽略，否则容易导致电流反灌的问题。

注：只要是使用了MOS管，第一，要考虑寄生电容对它的影响（电阻放在gs之间）；第二，要考虑寄生二极管对电路的影响。

2、电路分析：

分析：这里的电池最先不是通过MOS管供电的，而是先通过体二极管漏过去抬高S电压，然后三极管将G拉低电平，MOS才导通的。

第五十四课 Nmos管做电源开关时的注意事项

1、Nmos管控制负载的工作电源时，需要使用自举电容或者一个比电源更高的控制信号来控制mos栅极。

2、半桥驱动/推挽电路：

3、错误电路：

分析：一开始，开关断开了，因为g极没有电压，故MOS管不工作， $V_{s}$ 为0V。开关闭合时， $V_{g}$ 为5V， $V_{gs}$ 就大于MOS管的导通压降了，MOS管开始工作，此时12V的电压给负载R2供电， $V_{s}$ 开始慢慢上升，直到 $V_{gs}$ 小于等于导通压降了，此时sd处不导通了，相当于是很大的电阻，分压之后， $V_{s}$ 就上不去了，保持在了1.5V左右。

解决方法：

①把5V的电压改成比12V电压加上MOS管的 $V_{gs}$ 导通电压还大的电压。（虽然简单，但是成本高）

②自举电路：利用电源自身两端电压不能突变的特性。就是说5V的电源，它的正极永远比负极高5V，如果 $V_{s}$ 上升了， $V_{g}$ 也会上升， $V_{gs}$ 就永远导通。

③用Pmos代替Mmos。

第五十五课 Pmos管的电源开关设计方法

1、Pmos做开关时，通常S极接电源。

注：不管是Nmos管也好，Gmos管也好，gs之间一定要加一个电阻。（电阻越小，开关速度会越高，损耗越大）

2、小功率用Pmos管，大功率用Nmos管（Nmos管性能好）

第五十六课 Pmos防反接电路的工作原理

1、记住：箭头朝外，空穴沟道，Pmos管

2、电路分析：

分析：

①电池输入的时候，经过Pmos管，没有导通，但是有压降，变成11.3V，给负载供电并且经过压降电路之后给MCU供电，MCU控制输出高电平，此时三极管的基极有电流通过，三极管导通，形成了回路，这时候11.3V经过电阻的分压，Pmos管的栅极电压约为6V，源极的电压为11.3V，Pmos管导通，这时候源极电压就为12V了。

② 如果将电池接反的话，地都相当于12V，但是由于Pmos管和N型三极管没有导通，所以电路不工作。

第五十七课 MOS管的电流可以在DS之间双向导通

1、三极管的ce之间有电流方向，但是mos没有。只要mos的gs之间满足导通条件，mos管ds之间的电流可以双向导通。

2、mos管导通的话，ds两端的电压是约等于0的。

第五十八课如何抵消MOS的寄生体二极管

1、电路分析：

分析：

①为什么第一个电路是错的呢，因为有漏电流产生，两个mos管之间的电压是3点几伏的。开关是断开的时候，12V的电压流过，因为下面还并联了个电阻，电流流到下面和上面的的mos管的栅极，下面的mos管不导通，而上面的mos管导通了，于是下面的mos管的寄生二极管有电流通过。

②第二个电路：当开关断开的时候，两个mos管都不导通，所以两个mos管两端的电压约为12V；当开关闭合的时候，两个mos管的 $V_{s}$ 为0， $V_{g}$ 为5V能导通。此时测两个mos管两端的电压约等于0V。

2、很多时候用MOS管代替一个继电器，因为继电器的开关是双向导通的

第五十九课 MOS管的导通电流与 $V_{gs}$ 的关系

1、MOS管的导通电流与 $V_{gs}$ 的大小成正比，大部分MOS当 $V_{gs}$ 大于4.5V时，进入饱和状态。

2、MOS管有中间态，随着 $V_{gs}$ 增大，增大到一定程度才导通。

第六十课 MOS管的耐压

1、所有的MOS管都有最大耐压值。（耐压余量挑个1.2倍以上）

2、 $V_{gs}$ 的耐压跟 $V_{ds}$ 的耐压是不一样的。

第六十一课比较器是什么

第六十二课比较器什么时候要加上拉电阻

1、比较器的输出结构主要分为OC/OD（开漏）、推挽输出三种结构。

2、其中OC和OD要加上拉电阻，推挽输出不需要加上拉电阻。如图所示：

分析：有些比较器的内部类似两个开关，当 $V_{+}$ > $V_{-}$ 的时候， $S_{1}$ 闭合；反之， $S_{2}$ 闭合。这种就叫做推挽输出。还有一些比较器的内部类似只有一个开关的，则需要加上拉电阻，因为负载的内阻比较大，所以跟上拉电阻分压之后，能够供给几乎为 $V_{cc}$ 大小的给负载。

第六十三课比较器OD和OC输出结构的区别

OD和OC的结构是一样的，只是内部的电路不一样，看输出。open collector（三极管结构）和open drain（mos结构）。

第六十四课比较器上拉电阻的使用注意事项

比较器上加上拉电阻：在信号线上面，每一个电平的变化，其实就是对信号线上面的寄生电容的充放电。比如一个推挽的比较器，如果是只有上面的开关闭合， $V_{cc}$ 流过寄生电容到地，相当于是给寄生电容充电，此时信号线处显示为高电平；当只有下面的开关闭合的时候，寄生电容通过开关进行放电，此时，信号线出显示为低电平。再加上个上拉电阻，此时充电速度会加快，但是也会增加损耗。上拉电阻越小，充电的上升速度越快，电流会越大，损耗也会越大，记得不能超过比较器的输入电流（低电平输出电流）。

第六十五课比较器的输入信号范围

1、比较器的输入范围不能超过芯片的供电范围，超过芯片供电范围可能会工作异常。

2、输入信号尽量不要超过供电电源加二极管压降也不要低于0V减二极管压降。

第六十六课如何解决比较器的颤振问题

1、比较器有偏置电压，简单来说就是比较器的两个输入端本身就存在一定的压差。所以比较器的输出端的高低电平转化会存在颤振现象。

2、

为什么会产生颤振问题？

实际电路的参考信号有一点噪声，输入信号有一点噪声，电源也有一点噪声等。（简单来说就是 $V_{+}$ 和 $V_{-}$ 处于一个不稳定的状态）

解决办法：在基准源上面加一个正反馈（回滞效果）。正反馈就是通过增大正负输入端的电压差值，从而加快正负信号的转变速度。抬高 $V_{+}$ ，就可以稳定 $V_{+}$ 和 $V_{-}$ 差。（电阻值的取值要取决于噪声的大小，噪声越大，R3电阻值就要越接近于R2的电阻值，回滞的窗口越大。）

分析：如果频率大的信号与频率小的信号分别为比较器的输入端，在输出的信号线上高低电平转换可能会在短时间内 $V_{+}$ 大于小于 $V_{-}$ 相互交替，这时候就会出现波动。在这个电路上， $V_{2}$ 就相当于是噪声了，当 $V_{+}$ > $V_{-}$ 的时候，输出的电流会流到正向输入，这时候就抬高了输入的电压，扩大了和 $V_{-}$ 的差距，所以短时间内就没有抖动的情况（更简单的理解就是输出得越大，正向的输入也会越大），反之也是类似这个道理。

第六十七课运放的常见作用

运放：运算放大器，常用于做信号处理。如：信号放大、滤波、积分、微分、整流，甚至可以用来做电路主控等等。其功能非常强大。

第六十八课运放虚短的根本原因

1、虚短含义：运放在正常的工作过程中， $V_{+}$ = $V_{-}$ 。

2、虚短原因：

①从数学公式上解释： $V_{out}=(V_{+}-V_{-})*GAIN_{kaihuan}$ （因为GAIN很大，所以 $\frac{V{cout}}{GAIN}$ 约等于0， $V_{+}$ = $V_{-}$ ）

从②物理本质上解释：

当运放发现 $V_{+}>V_{-}$ 时，输出 $V_{out}$ 上升。

当运放发现 $V_{+}<V_{-}$ 时，输出 $V_{out}$ 下降。

3、电路分析：

分析：闭合开关后，比较器慢慢输出12V电压，因为输出与负向输入存在正反馈（注：电路是负反馈电路，因为 $V+$ 与 $V_{-}$ 之间是越来越接近的），所以随着输出电压的增加，负向输入电压也跟着增加，直到输出电压上升到10V的时候，负向输入电压分压之后上升到了1V多一点。此时， $V_{+}<V_{-}$ 了，比较器输出电压往下降，又变成了 $V_{+}>V_{-}$ ，输出电压又往上升，又变成了 $V_{+}<V_{-}$ ，就这样循环往复，输出电压始终维持在10V左右了。

4、运放虚短的条件：

①是负反馈电路

②输出不饱和（就是说比较器输出不能等于 $V_{cc}$ 和0V，就上面的电路而言）

第六十九课运放虚断的根本原因

1、虚断的含义：运放的输入端口相对于外部电路来说，可以认为是断路。（简单来说，就是在一个电阻网络上面，把其中一个很大的电阻加进去，它对我们原有的电阻网络不会造成任何影响，就称为虚断）

2、电路分析：

分析： $V_{-}=V_{in}=\frac{1}{1+9}*V_{out}$

第七十课同向放大电路的推导

1、一定要判断它是否满足虚短和虚断这两个条件，再去用虚短和虚断去分析运放。

2、

虚短条件：①反馈电路；②是否饱和导通

虚断条件：我们运放的输入偏置电流 $I_{b}$ 远远小于外部的一个电阻网络。

3、电路分析：

分析：先从虚断上分析， $V_{in}=V_{+}$ ，从而求得 $V_{out}=V_{in}*10$ 。

第七十一课反相放大电路的推导

分析：简单来说，就是原本 $V_{in}$ 流向 $V_{-}$ 的电压是 $V_{in}$ 的，但是输出的电压又反馈回到 $V_{-}$ 上，所以通过电阻的分压，R2用了 $\frac{10}{11}$ 的 $V_{out}$ 电压，所以 $V_{out}$ 流向 $V_{in}$ 的电压是 $\frac{1}{11}$ 的 $V_{out}-V_{in}$ 。经过计算，就知道 $V_{out}=-\frac{R2}{R1}*V_{in}$ 。

第七十二课单电源反相放大电路的推导

要是想要反向放大，但是输出会超过电源的电压，我们就可以加个偏置电压

分析：

第七十三课差分放大电路的推导

第七十四课低端电流采样的原理

第七十五课低端电流采样电路的注意事项及解决办法

1、注意事项：

①运放的输入、输出范围

②运放的Vos对电路的影响（Vos是运放自身自带的输入信号），经过运放之后就会更大了。

2、如果输出信号范围跟电源的很接近，就叫做轨对轨运放。

3、解决办法：

①改变运放的电源来让它的输入信号在电轨以内。（不要让输入信号太接近电源了）

②先让MCU记住运放输出的初始值，再让MCU记住接入负载后的运放输出值，用自校准的方法。（解决Vos对电路的影响）

③加偏置网络（解决负压问题）

第七十六课高端电流采样的原理

采样电阻在负载和地之间的就是低端，在负载和电源之间的就是高端。可以简单地理解为是一个差分放大电路。

第七十七课仪表放大器——高端电流采样原理（带偏置差分放大电路）

1、负载电流比较小的条件下，就要放大电路的输入阻抗。（比如下面的电路， $V_{1}=V_{+}$ ，这样子的话相当于流进的电流为0A）

2、电路分析：

分析：要是想要增大放大倍数，就可以通过调整 $R_{w}$ 的值来放大。

电流比较大的，负载电阻是比较小的，这样比较器的回路远远地比主回路的电阻要大，检测电路就对负载的影响是最小的。

如果负载电阻比较大的话，电流就小了，就要保证输入阻抗要非常大，就要用仪表放大器来做。

第七十八课仪表放大器做高端电流检测的注意事项

1、低端检测的话，要担心输入电压是否太太低，采样信号采集不到，加上偏置网络就可以解决了。

2、高端检测的话就刚好相反，要考虑会不会超出输入信号的范围，会不会导致失真，加下拉偏置就好了。要注意分压网络的电阻取大一点，小的话输入阻抗会小，有可能会对原级的负载产生一定影响

第七十九课跨阻放大电路的工作原理

如果电流小的话，用运放的跨组放大结构。

第八十课为什么运放的输入端要做电阻匹配

1、运放的过程中是有一点的偏置电流 $I_{b}$ 的，因为外部的阻抗不匹配，从而导致 $I_{b}$ 在外部的电阻网络不匹配，就会产生一个新的偏差了，这样就会对输入输出产生影响。

2、即使是加了电阻，还是有偏差的，因为 $V_{+}$ 和 $V_{-}$ 流出的电流还是有一点点区别的，这种就叫做失调电流。

第八十一课恒流源电路工作原理

1、恒流源是由电压源转化而来的，恒流源流出的电流的恒定的，随着负载的变化，输出电压也会跟着变化。

2、

分析：如果说电流有误差的话，改成大电阻就好了。

第八十二课恒流源电路的设计注意事项

1、电流恒定是有条件的，就是负载的电阻不能太大，就是负载两端的电压不能超过电源电压，因为恒流源实际上是由电压源输送过来的，只是说电路将电流钳滞住了而已。

2、输出的最大电压，实际上是受到运放的最大输出电压影响的。

3、实际电路中，运放最大的输出电流只有50mA左右，运放的最大输出电流也会限制恒电流的输出。解决办法：①换一个运放；②加多一个三极管

第八十三课高端反馈恒流源电路工作原理

1、要注意：并不是所有的负反馈一定是接到运放的反向端的

解决办法：只需要记住 $V_{+}>V_{-}$ 的时候 $V_{out}$ 上升； $V_{+}\leq V_{-}$ 的时候 $V_{out}$ 下降。

2、

分析：首先先假设12V的电源先流进来，流进 $V_{+}$ 处后流出， $V_{-}$ =0V， $V_{+}>V_{-}$ ，所以 $V_{out}$ 上升。假设三极管导通为0.7V，。当输出电压上升到0.7V的时候，三极管导通，此时12V电压直接流地，经过分压，V1就等于6V了，此时如果 $V_{ref}$ 接上， $V_{-}$ =11V， $V_{+}<V_{-}$ ，所以 $V_{out}$ 下降， $V_{out}$ 下降到比0.7小的时候，三极管不导通， $I_{b}$ 也减小， $I_{1}$ 减小（因为 $I_{c}=\beta *I_{b}$ ）， $V_{1}=12-R*I_{c}$ ，因为 $I_{c}$ 减小，所以V1增大，上升到11V时候，发现 $V_{+}>V_{-}$ ， $V_{out}$ 上升，升到0.7后， $V_{+}$ 减小了，一直不停的自我调节， $V_{+}$ 约等于11V左右， $V_{+}=V_{-}$ ， $I_{c}$ =1A。

第八十四课如何解决恒流源自激振荡问题（不是很懂）

当11V的电压突然接上的时候，比较器的输出端就会有振荡。

振荡的原因：

①反馈跟不上运放的速度。

（解决：降低运放速度（在比较器的 $V_{-}$ 和输出之间并联一个电容（被称为积分电容）（RC形成低通滤波，降低带宽（带宽是能够接受输入频率的范围）））或者增大反馈速度（换一个电流小的三极管）（电流越小，开关速度越快））

第八十五课高端反馈恒流源电路工作原理方案二

第八十六课直流稳压电源工作原理

带反馈

不带反馈（LDO）

第八十七课反馈型和非反馈型直流稳压电源的优缺点

稳定性：负反馈的电路好

第八十八课最原始的开关电源电路结构

开关电源是有很多种类型的，buck，boost，反激，buck-boost。

第八十九课 BUCK拓扑是如何设计出来的

分析：虽然BUCK的开关效率高，但是每次都流电阻，耗能也大，所以去掉电阻。但是如果只是单纯的去掉电阻的话，电容的充放电会非常快，这样就不能调节电压了。可以将电阻换成电感，因为电感不耗能和电流不突变的特性。

第九十课续流二极管为什么可以解决电感感生的高压问题

分析：不加二极管的话，断开开关的时候，开关就相当于寄生电容了，会被击穿。

第九十一课开关电源控制芯片与拓扑结构的等效

实际上，开关可以不用人为控制。

第九十二课 BOOST的工作原理

第九十三课电感的饱和电流怎么选

注意：电感的饱和电流要大于电路的电流最大值，电感如果饱和的话，就不能当成电感来看，就要当成导线来看了。 $V=L*\frac{\Delta I}{\Delta t}$

第九十四课电荷泵升压工作原理

电荷泵既可以做升压，也可以产生负压。

分析：当上下开关同时闭合的时候，电源就给电容充电了，当电容充满电的时候，断开上下开关，同时闭合中间的开关，此时电容就会上升到10V。但是当中间开关断开，上下开关闭合的时候，电容就会下降到5V，此时只需要加个二极管就好。

第九十五课电荷泵产生负压的工作原理

注意：因为电容经过上述操作之后，电容是负压的，所以二极管要反接。

第九十六课纯硬件循迹小车的工作原理

工作原理：循迹是用了差速原理，白色是可以反射所有光谱的光。

第九十七课纯硬件循迹小车——设计电机驱动电路

①AD新建项目

②项目命名以及设计文件路径

③添加原理图

④添加原理图的库

⑤原理图设计

1、检测黑线；2、控制电机

第九十八课纯硬件循迹小车——黑线检测原理

红外接收二极管的工作原理：可以理解为是一个跟强度有关的电流源，接收到的红外光越强的时候，对应流过的反向电流就会越大。

第九十九课纯硬件循迹小车——控制电路基本逻辑

分析：这样设计的话，检测到黑线，电机就会停止；检测到白线，电机工作。

第一百课纯硬件循迹小车——设计电机控制

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第一百零一课纯硬件循迹小车——改善电机驱动

1、因为电机相当于是电感，三极管导通突然断开的时候，电机两端就会有高压。所以要并联一个续流二极管，注意二极管和二极管导通的电流要比电机的大一点。

2、当电路的电流大的时候，一定要注意 $I_{b}$ 的取值，三极管饱和导通公式： $I_{b}*\beta >I_{c}$ 。假设 $I_{c}=500mA,\beta =100$ ,所以 $I_{b}$ =5mA， $R_{sum}$ =0.86K。（如果上拉电阻为0的话，比较器下面导通，就相当于三极管直接被短路，就会烧坏）