硬件的学习之路很长,但是会很有意思。同时记住一句话,在实验室里面弄硬件的,第一是保证不短路,第二是保证电容不要炸,同时保证别触电就行,其他别怂。
三极管教程是基于项目一的基础(用可调电阻来理解三极管的工作原理),对三极管的放大原理进行了更详细的说明。告诉大家三极管放大的实质是:“小信号对大信号的控能量制过程”,而并非是“小信号变为大信号的能量转换过程”。
或许单单跟大家说震荡电路,大家会觉得这电路很简单,跟地气是零距离;缺乏科技感,一点也不高大上。但其实,震荡电路还有一个名字叫方波发生器。说到方波发生器,这是在实验室中经常看到的:
运放在没有输入的情况下,实际中仍会输出一个小电压。而这个小电压,会根据我们设置的放大倍数同等地被放大,同时,这个被放大的信号是有正、负之分的。
H桥的组成方式有很多(开关管不一定使用图中的三极管,也可以用mos等一些具备开关特性的元器件),H桥的工作方式简单来说就是上下两边的对管会同时导通,以达到控制电流流向的目的。但是在进行电流方向转换的过程中会存在一个上下管的导通转换问题。这里做一个夸张假设,假如说,开始电流是从左往右走:
记得我在刚刚接触三极管放大的时候,会经常想:整个三极管放大电路用的是单电源直流供电,然而在实际工作中,还会出现负电压?最近实验室中的小伙伴也开始因为这个问题而怀疑人生了。
输入端的耦合电容主要是为了与前级进行直流隔离,这点今天不详细讨论。我们今天注重看C极输出的耦合电容。在现实中,我们按图1所示接线,扬声器最终是能够放出声音的。这也就说明这时三极管能够对音频输入进行信号放大。
在做RC正弦波震荡电路的时候,最难理解的是RC串并联电路,而最抽象的是震荡电路的震荡条件。其工作原理如下图所示:
在上一节中,我们已经知道,RC震荡电路中经常会遇到的问题包括:1、为什么频率=f0的信号经过RC串并联电路之后,其输出=Vin/3;2、最终输出的信号为什么是频率=f0的信号,其他频率的信号去哪里了;3、为什么放大倍数一开始要大于3倍,之后又减小至3倍。
当频率=f0的信号经过RC串并联电路之后,其输出=Vin/3。同时,当信号频率≠f0时,其输出会小于Vin/3。
在实际的单片机控制系统中,有时候会使用数字逻辑芯片对单片机和受控元件进行隔离,以保护单片机,或者令单片机更好地对后级进行控制。
第一次听说到下拉电阻、上拉电阻这两个名词时,我在想:“电阻还分上拉和下拉?”之后接触多了才知道,原来上拉和下拉只是区别了电阻的用法而已。但是电阻的本质作用还是用于阻碍电流的。在实际的电路设计中,常常会出现元器件的输出电压幅度不足的情况。比方说,后级的系统需要一个0V-5V的高、低电平,而前级只能够输出一个0V-3V的电平。
从以上电路可以看到,微、积分电路其实就是在项目二电容部分讲解的低通滤波电路,以及高通滤波电路。其实高通滤波和低通滤波电路是这两个电路在交流环境下的叫法。在直流环境下,这两个电路分别叫“积分电路”、“微分电路”。
电感的工作特点其实与电容对的工作特点十分相似,其工作特性主要有两个:1、电流不能突变;2、对电流“通直阻交”。而电感具有以上的两个特性的原因是“电感会储存磁场”。
在讲解电感的储能方式之前,先看看电容是如何储能的。在项目二的视频中可以了解到,电容储存的能量时电压,而在能量的角度上,我们可以把电压称之为“电场”。故,电容是一个储存电场的物质。