二、硬件分析-電路分析


前言

  本節介紹一些有關電路和電路分析的一些基本知識和工具。

電路的定義

  由金屬導線和電氣、電子部件組成的導電回路,稱為電路。在電路輸入端加上電源使輸入端產生電勢差,電路連通時即可工作。電流的存在可以通過一些儀器測試出來,如電壓表或電流表偏轉、燈泡發光等;按照流過的電流性質,一般把它分為兩種:直流電通過的電路稱為“直流電路”,交流電通過的電路稱為“交流電路”。

數電和模電

  隨着時代的發展,電氣自動化的進步和集成電路晶體管的出現,電路又可以分為模擬電路和數字電路,數字電路是以模擬電路為基礎的,其基礎是電流和電壓。在一個周期內模擬電路的電流和電壓是持續不變的,而數字電路中它的電流和電壓是脈動變化的。在模擬電路中, 電壓、電流、頻率、周期的變化是互相制約的,而數字電路中電路中電壓、電流、頻率、周期的變化是離散的。 模擬電路可以在大電流高電壓下工作,而數字電路只是在小電壓,小電流底功耗下工作,完成或產生穩定的控制信號。 摸擬電路是為數字電路供給電源而又完成執行機構的執行。而數字電路是通過它特有的邏輯運算來完成整個電路的操作過程,熟悉掌握數字電路和模擬電路的異同對電路分析具有重要幫助。

  

數字電路典型邏輯門電路

  

模擬電路濾波電路

印刷電路板

在對電路進行分析之前,還需要對 PCB 電路圖和電子元器件知識有簡單的了解。 PCB( Printed Circuit Board),中文名稱為印制電路板,又稱印刷線路板,是重要的電子部件,是電子元器件的支撐體,是電子元器件電氣連接的載體。由於它是采用電子印刷術制作的,故被稱為“印刷”電路板。

電子元器件

  電子元件有着不同的封裝類型,不同類的元件外形一樣,但內部結構及用途是大不一樣的,比如 TO220 封裝的元件可能是三極管、可控硅、場效應管、或雙二極管。TO-3 封裝的元件有三極管,集成電路等。二極管也有幾種封裝,玻璃封裝、塑料封裝及螺栓封裝,二極管品種有穩壓二極管、整流二極管、隧道二極管、快恢復二極管、微波二極管、肖特基二極管等,這些二極管都用一種或幾種封裝。貼片元件由於元件微小有的干脆不印字常用尺寸大多也就幾種,所以沒有經驗的人很難區分,但貼片二極管及有極性貼片電容與其它貼片則很容易區分,有極性貼片元件有一個共同的特點,就是極性標志。對於元件識別可以看印字型號來區別,對於元件上沒有字符的器件也可分析電路原理或用萬用表測量元件參數進行判斷。判斷元件類型並非一朝一夕就能學會的,這需要多年積累的經驗來認識。

常見電路分析設備

 

萬用表,測量電壓、電流、電阻、電容、二極管、三極管極性,是電路分析中的重要幫手。

示波器,用於分析電路中的各種電壓、電流、頻率變化等信息,是電路分析的核心工具。

光學顯微鏡,用於觀察和操作較小的元器件,芯片引腳,走線等。

電路分析實例

橋式整流器

  橋式整流電路,也叫做整流橋堆,是利用二極管的單向導通性進行整流的最常用的電路,常用來將交流電轉變為直流電,是電氣設備中最常用的單元,其基本電路原理圖如下:

  

通過四個二極管的連接,可以把交流電轉換成直流電給電容充電,然后通過橋式開關控制電容放電。

 

特斯拉線圈

  特斯拉線圈這是一種分布參數高頻串聯諧振變壓器,可以獲得上百萬伏的高頻電壓。傳統特斯拉線圈的原理是使用變壓器使普通電壓升壓,然后給初級 LC 回路諧振電容充電,充到放電閾值的,火花間隙放電導通,初級 LC 回路發生串聯諧振,給次級線圈提供足夠高的勵磁功率,其次是和次級 LC 回路的頻率相等,讓次級線圈的電感與分布電容發生串聯諧振 ,這時放電終端電壓最高,於是就看到閃電了。

  

諧振和放大電路,在各類音頻和電磁信號傳輸處理設備中,是其核心電路模塊。

 

智能攝像頭

  該款攝像頭采用 220V 市電供電,在給攝像頭主板供電的同時,也給兩側的 LED 供電,實現燈泡加攝像頭的兩種功用,底部是交轉直電路,利用兩級變壓線圈加整流器,輸出穩定的5V直流電。

  

主板采用多層設計,沉金工藝,上層是攝像頭主鏡頭和WIFI控制模塊、SD卡座,下層是主控單元和各個處理IC。

 

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