原理圖就是用來體現(xiàn)電子電路的工作原理的一種電路圖,又被叫做“電原理圖”。這種圖由于它直接體現(xiàn)了電子電路的結(jié)構(gòu)和工作原理,所以一般用在設(shè)計、分析電 路中。分析電路時,通過識別圖紙上所畫的各種電路元件符號,以及它們之間的連接方式,就可以了解電路的實際工作時情況。

電路圖基礎(chǔ)知識入門步驟：

首先，要了解各個元件的有什么功能和作用，其有什么特點

其次，要了解各個元件間的組合有什么功能

再者，要知道一些基本的電路，比如:基本的電壓源與電流源之間的相互轉(zhuǎn)換電路，基本的運算放大電路等等

然后，就是可以適當(dāng)?shù)目匆稽c復(fù)雜的電路圖，慢慢了解各個電路間電流的走向。

以上所說的是模擬電路，還有數(shù)字電路就是要多了解一些‘門’的運用，比如說：與非門，與或門等等。

還有在一些復(fù)雜的電路圖上會有集成芯片，所以，你還要了解給個芯片引腳的作用是什么，該怎么接，這些可以芯片的規(guī)格書里會有詳細的說明。

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Part.1

各元件作用和特性

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電容

電容在電子電路中起著重要的作用。它的主要作用就是去耦，旁路，儲能，濾波這四個。

特性：通交阻直

一、去耦

去耦就是在輸出信號中放一個電容，去除掉輸出信號的高頻諧波噪聲，使輸出信號干凈。跟電感的耦合是相反的，變壓器的初，次級之間就是耦合，初級與次級之間會相互影響。去耦就是把輸出與輸入之間不產(chǎn)生影響。

二、旁路

旁路就是把輸入信號中一些高次諧波通過設(shè)計好的電容給直接通地，從而有效抗諧波干擾，這就是每一個芯片的電源腳邊上都要放一個0.1uF的電容的原因，它就是起到旁路作用，把高次諧波直接通地，不讓它進入系統(tǒng)內(nèi)。

去耦與旁路，其實是差不多的作用，區(qū)別就是位置上有些不同，旁路是去除輸入信號的高頻，把外界的諧波去除。去耦是把輸出端的高頻諧波信號去除，使輸出信號干凈。下圖就很能說明問題:

三、儲能

儲能這個就是跟UPS(不間斷供電系統(tǒng))一樣的，它就是通電的時候，電容會充電，而當(dāng)電關(guān)閉以后，電路不會立即就斷電，通過儲能電容的放電，電路還能工作一段時間。這就是電容的儲能作用。一般電解電容就是一種儲能作用。

四、濾波

濾波就是把一個有尖峰的信號，通過電容的濾波作用，變成一個平坦的波形。如下圖所示：

一般在電源輸出腳都會有一個濾波電容，如上圖中的C，它起到的作用就是把電源輸出腳的尖峰給弄平坦嘍，使電源是一個穩(wěn)定的電源。 由于電容的濾波作用，所以會在電源的輸出端加一個大容量濾波電容，也會在負載的輸入端也加一個大容量的的電容，這是為了防止負載的變化導(dǎo)致電壓的波動，這個濾波大電容就能濾除這些變化產(chǎn)生的電壓波動，使電壓穩(wěn)定在可接受的范圍。

五、自舉

自舉電容和其他普通的電容相比較，沒有太大的區(qū)別，主要還是用到了，電容兩端的電壓差不能突變的原理。當(dāng)提高電容負端的電壓時，正端的電壓也會隨之被抬高，壓差始終保持不變。

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電阻

一、分壓

分壓電路實際上是電阻的串聯(lián)電路，它有以下幾個特點：

通過各電阻的電流是同一電流，即各電阻中的電流相等；在串聯(lián)電路中，電阻大的導(dǎo)體，它兩端的電壓也大，電壓的分配與導(dǎo)體的電阻成正比，因此，導(dǎo)體串聯(lián)具有分壓作用?？傠妷旱扔诟麟娮枭系碾妷航抵?，在電路中應(yīng)用如下圖所示：

在電源芯片輸出管腳上一般選擇分壓電阻的精度很高，電阻的精度直接決定了輸出電壓的精度，如5%的電阻輸出電壓波動范圍為10%，1%精度的電阻輸出電壓波動范圍達到2%，因此選擇精度高的；這個可以計算一下大致差不多的誤差。

二、限流/分流

分流電路實際上是電阻器的并聯(lián)電路，它有以下幾點特點：

各支路的電壓等于總電壓；

總電流等于各支路電流倒數(shù)之和；

如下圖所示：

三、上下拉

一般說法是上拉增大電流，下拉電阻是用來吸收電流。

上拉電阻：將一個不確定的信號（高或低電平），通過一個電阻與電源VCC相連，固定在高電平。

下拉電阻：將一個不確定的信號（高或低電平），通過一個電阻與地GND相連，固定在低電平。

注意：電阻R越小，上拉能力越大，但是會增大TTL端的飽和壓降，導(dǎo)致TTL輸出的低電平很高；
電阻R太大，會延緩TTL輸出的上升沿。

四、阻抗匹配

由電阻器組成的阻抗匹配衰減器，它接在特性阻抗不同的兩個網(wǎng)絡(luò)中間，可以起到匹配阻抗的作用。

阻抗匹配：嚴格來講，當(dāng)高速電路中，信號再傳輸介質(zhì)上的傳輸時間大于信號上升沿或者下降沿的1/4時，該傳輸介質(zhì)就需要阻抗匹配

五、全帶寬濾波（吸收毛刺）

在一些芯片的電源管腳，采用LC濾波，有時會在L之后串聯(lián)一個幾歐姆的電阻，電阻起到全頻段濾波的作用，還有一個作用就是降低電路的品質(zhì)因數(shù)Q，Q定義為回路發(fā)生諧振時，儲存能量與一周期內(nèi)消耗能量之比。Q=（LC）^1/2 / R。

六、RC電路

RC電路的是電阻和電容一起使用的。

七、偏置作用

晶體管構(gòu)成的放大器要做到不失真地將信號電壓放大，就必須保證晶體管的發(fā)射結(jié)正偏、集電結(jié)反偏。即應(yīng)該設(shè)置它的工作點。所謂工作點就是通過外部電路的設(shè)置使晶體管的基極、發(fā)射極和集電極處于所要求的電位(可根據(jù)計算獲得)。這些外部電路就稱為偏置電路(可理解為，設(shè)置PN結(jié)正、反偏的電路)，偏置電路向晶體管提供的電流就稱為偏置電流。

對共射放大電路來說，主流是從發(fā)射極到集電極的IC，偏流就是從發(fā)射極到基極的IB。相對與主電路而言，為基極提供電流的電路就是所謂的偏置電路。偏置電路往往有若干元件，其中有一重要電阻，往往要調(diào)整阻值，以使集電極電流在設(shè)計規(guī)范內(nèi)。這要調(diào)整的電阻就是偏置電阻。

偏置：在電路某點給一個參考分量，使電路能適應(yīng)工作需要。偏置可以是DC偏置，也可以是AC偏置。也可分為電流偏置和電壓偏置。常見的是DC偏置。即電路某點經(jīng)過一個起偏置作用的元件接到某個DC電源上。例如單級三極管發(fā)射極放大電路，至少需要一個基極偏置電阻。由于三極管放大電路經(jīng)常用電流放大系數(shù)來計算放大效果。因此偏置電阻定義為電流偏置電阻，以便于計算和分析。CMOS 門電路輸入端，接的上拉電阻或下拉電阻，一般可認為是電壓偏置電阻。因為通過這個電阻的電流很少，電阻基本上是給門輸入端一個靜態(tài)參考電壓。交流偏置的一個典型應(yīng)用例子：錄音機的交流偏磁。

簡言之，偏置電阻用來調(diào)節(jié)基極偏置電流，使晶體管有一個適合的工作點。

七、0歐姆電阻

0歐姆電阻并不是真正的無阻值，一般阻值r ≤ 50 m Ω ，一般有 20mΩ、30mΩ 和 50mΩ 三個等級，根據(jù)下面公式可以算出電流i ；

0歐姆電阻使用場景：

1.做為跳線使用，兼容電路中，其中一個線路不使用時，0歐姆電阻不貼。

2.在數(shù)字和模擬等混合電路中，往往要求兩個地分開，并且單點連接。

地是參考0電位，所有電壓都是參考地得出來的，地的標準要一致，故各種地應(yīng)短接在一起。

如果把模擬地和數(shù)字地大面積直接相連，會導(dǎo)致互相干擾，不短接又不妥。

我們可以用一個0歐的電阻來連接這兩個地，而不是直接連在一起。這樣做的好處就是，地線被分成了兩個網(wǎng)絡(luò)，在大面積鋪銅等處理時，就會方便得多。

3.測試某條線路的電流時，可以去掉0歐姆電阻，接上電流表，方便測耗電流。

4.在高頻信號下，充當(dāng)電感或電容。（與外部電路特性有關(guān)）電感用，主要是解決EMC問題。如地與地，電源和IC Pin間。

5.分割區(qū)上的抗干擾?？缃訒r用于電流回路，當(dāng)分割電地平面后，造成信號最短回流路徑斷裂，此時，信號回路不得不繞道，形成很大的環(huán)路面積，電場和磁場的影響就變強了，容易干擾/被干擾。在分割區(qū)上跨接0歐電阻，可以提供較短的回流路徑，減小干擾。

6.布線布不過去時，可以使用0Ω電阻，但是一般不建議使用。

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電感

電感器在電路中主要起到濾波、振蕩、延遲、陷波等作用，還有篩選信號、過濾噪聲、穩(wěn)定電流及抑制電磁波干擾等作用。

通直流：所謂通直流就是指在直流電路中，電感的作用就相當(dāng)于一根導(dǎo)線，不起任何作用

阻交流：在交流電路中，電感會有阻抗，即XL，整個電路的電流會變小，對交流有一定的阻礙作用。

1.利用電感的儲能特性，可以與電容組成諧振電路

2.利用電感通直流阻交流特性，可以作為限流電感器﹑整流電路濾波器﹑帶通濾波器等

電感和磁珠有什么聯(lián)系與區(qū)別

1、電感是儲能元件，而磁珠是能量轉(zhuǎn)換（消耗）器件；

2、電感多用于電源濾波回路，磁珠多用于信號回路，用于EMC對策；

3、磁珠主要用于抑制電磁輻射干擾，而電感用于這方面則側(cè)重于抑制傳導(dǎo)性干擾。兩者都可用于處理EMC、EMI問題。EMI的兩個途徑，即：輻射和傳導(dǎo)，不同的途徑采用不同的抑制方法。前者用磁珠，后者用電感；

4、磁珠是用來吸收超高頻信號，象一些RF電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲器電路（DDRSDRAM，RAMBUS等）都需要在電源輸入部分加磁珠，而電感是一種蓄能元件，用在LC振蕩電路，中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過50MHZ；

5、電感一般用于電路的匹配和信號質(zhì)量的控制上。一般地的連接和電源的連接。在模擬地和數(shù)字地結(jié)合的地方用磁珠。對信號線也采用磁珠。

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二極管

二極管的作用和功能用四個字來說：“單向?qū)щ?。”二極管常用來整流、檢波、穩(wěn)壓、鉗位、保護電路等。

一、整流

電路中的VD1、VD2和VD3是普通二極管，它們串聯(lián)起來后構(gòu)成一個簡易直流電壓穩(wěn)壓電路。在直流工作電壓的正向偏置作用下導(dǎo)通，導(dǎo)通后對這一電路的作用是穩(wěn)定了電路中A點的直流電壓。

二、穩(wěn)壓

電路中的VD1、VD2和VD3是普通二極管，它們串聯(lián)起來后構(gòu)成一個簡易直流電壓穩(wěn)壓電路。在直流工作電壓的正向偏置作用下導(dǎo)通，導(dǎo)通后對這一電路的作用是穩(wěn)定了電路中A點的直流電壓。

三、保護電路

電路中的二極管VD1用來保護驅(qū)動三級管VT1。這種保護電路在繼電器驅(qū)動和電磁鐵吸鐵電路中有廣泛的應(yīng)用。

四.檢波

峰值檢波電路是對輸入信號幅值的最大值進行檢測，其工作原理是：當(dāng)輸入電壓幅度大于二極管正向電壓時，二極管導(dǎo)通，輸出電壓加在電容C1上，電容兩端充電完畢，當(dāng)輸入電壓幅值低于先前輸入電壓幅值時，二極管處于反偏截止?fàn)顟B(tài)，此時，電容兩端的電壓基本保持不變；若再輸入信號，輸入電壓幅度必須高于此時電容兩端的電壓（即加在二極管的正向電壓），二極管才能導(dǎo)通。

五.鉗位

二極管鉗位電路用于將信號的正峰值或負峰值置于所需要的電平。直流分量被簡單地添加到輸入信號中或從輸入信號中減去，鉗位電路也被稱為IC 恢復(fù)器和交流信號電平轉(zhuǎn)換器。

鉗位電路也稱為直流電阻，主要功能是將一些直流電平添加到輸入交流信號中。下圖中顯示了鉗位電路，它在輸入交流信號中添加了一個正直流電平。

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MOS管

（1）信號切換

實際電路中經(jīng)常會遇到各模塊之間對接的IO口電平不一致，可以用N-MOS來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換。

如上圖，UART2_TX_3V3信號線上高電平是3.3V，而后端信號EXT_UART_5V需要5V的電平，這時可以用N-MOS來實現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換

（2）電壓通斷

可以用P-MOS實現(xiàn)電源開關(guān)

如上圖，VDD_ENCODE_3V3的電源是來自VDD_MCU_3V3，用ENCODE_EN來控制。但需要注意前提是VCC_NCU3V3跟ENCODE_EN的高電平是同電位的。

MOS管在電路中不都是起開關(guān)作用，還有放大、阻抗變換、振蕩等等作用。利用它低導(dǎo)通內(nèi)阻特點作為開關(guān)的比較多。

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Part.1

原理圖基礎(chǔ)知識

一般情況下，我們不會直接將電路板上的模擬電路設(shè)計圖全部繪制在一起，這樣的話，如果電路板過于復(fù)雜的話，整個原理圖就會顯得十分擁擠，不容易識別、分析，因此，我們可以將單獨的元器件分離開來，作為一個單獨的小模塊，繪制在原理圖上，這樣我們就可以單獨分析單個模塊功能。

1.網(wǎng)絡(luò)標號

上述情況下，如果將模塊從整個原理圖結(jié)構(gòu)中分開，但是又不破壞整個原理圖的完整性，就需要使用網(wǎng)絡(luò)標號。網(wǎng)絡(luò)標號的實質(zhì)就是一串字符串，而他的特性就是只要這一串字符串一致，那么就表示這兩個地方在電氣特性上是直連的。

網(wǎng)絡(luò)標號的命名規(guī)則是見名知意，比如Ffid_nCS表示RFID射頻模塊的CS片選信號。

2.網(wǎng)絡(luò)標號邊上的尖括號

一般在原理圖上都會出現(xiàn)這樣的尖括號：

這個一般是在原理圖中表示跨頁輸入輸出。因為原理圖一般在設(shè)計的時候，會根據(jù)開發(fā)板上的功能，進行模塊細分：控制、audio、camera、memory、RF等，但是這些是能在一張A4紙上全部顯示的（原理圖1頁設(shè)計一般都是在A4大小左右），這就需要跨頁，而這種尖括號就是表示跨頁輸入和輸出：箭頭指向網(wǎng)絡(luò)標號表示輸入到網(wǎng)絡(luò)標號，箭頭指向標號另一側(cè)表示從網(wǎng)絡(luò)標號輸出。

3.常用的原理圖符號

審核編輯：劉清