电子电路基础1.电阻电阻单位欧姆(Ω)电阻在电路中对电流起阻碍作用用于对电路限流防止因电流过大对元器件造成损害或利用电阻在电路中分压获得所需要的电压串联电路总电阻值RR1R2R3......并联电路总电阻值。2.电容电容单位法拉F电容类似电池能够储存电能但是一般其容量较小电容外接电压时会充电电子由正极到负极若外部电压源消失电容若还处于回路中电容会放电电子由负极回到正极电容在电路中的电压值等于其在电路中两端的电压电容在直流电路中充满电后表现为断路在交流电路会随着电路电压的改变表现出通交流的现象因此电容在电路中一般用做滤波、去耦 串联电路总电容C的大小并联电路中总电容。大电容如电解电容负责处理低频波动做整体的能量缓冲。小电容如陶瓷电容因为封装小、寄生电感极低专门放在芯片引脚旁边利用其优异的“通高频”特性精准滤除MHz级别的高频噪声。3.电感电感单位亨利H电感一般为导线绕成的线圈由于电磁感应现象当通过电感的电流发生变化电感会产生阻碍电流变化的感应电流阻碍电流的变化因此电感能够通直流隔交流通低频阻高频一般在电路中用于平稳电流的变化保护脆弱元器件滤波。串联电路总电感并联电路总电感。4.晶体管1.二极管二极管是通过两个特性不同的P形和N形半导体组成的电子器件不同类型的半导体会在内部形成PN结PN结中心会形成耗尽层阻止电场扩散因此二极管具有单向导电性加上正向电压时耗尽层变薄二极管导通加上反向电压时耗尽层变厚二极管截止。利用其单向导电性可以控制电流方向防止电源反接可以用作钳位即当某点电压超过预设的安全阈值时从截止转为正向导通形成低阻抗通路将多余的电流泄放到地从而将该点的电位强制在安全区间内特别的稳压二极管可以通过其反向击穿电压恒定的特性来进行稳压。2.三极管三极管分为PNP型三极管和NPN型三极管b:基极c集电极正极e发射极负极e极的箭头指向代表PN结的导通方向也代表e极的电流方向NPN型三极管的导通起始条件在Vb-Ve0.7VPNP型三极管的导通起始条件为Ve-Vb0.7V而三极管的导通程度与基极的电流有关当三极管到达起始导通条件未达到外部负载电路的极限时增大基极电流会使三极管的导通更好外部负载的电流也会增大此时三极管工作在放大区当达到外部负载所允许的极限时继续增大基极电流外部负载的电流也不会增加此时三极管工作在饱和区。3.MOS 管MOS管有三个引脚分别为栅极G、漏极D、源极SMOS管有四种分为四种NEMOSN沟道增强型、PEMOSP沟道增强型、PDMOSP沟道耗尽型、NDMOSN沟道耗尽型其中增强型MOS管为常闭状态耗尽型MOS管为常开状态所有MOS管的工作条件都是给栅极一个电压使漏极和源极开始导通或开始关闭分类默认状态 (Vgs0)导通/关断机制NEMOS关断 (常闭)加正压导通PEMOS关断 (常闭)加负压导通NDMOS导通 (常开)加负压关断PDMOS导通 (常开)加正压关断与三极管不同的是MOS管分为截至区、可变电阻区、饱和区当栅极电压未达到阈值电压 栅极和源极之间的电压差值时MOS管处于截至区此时漏极和源极不导通当MOS管栅源电压达到阈值电压的条件时MOS管进入可变电阻区此时MOS管等效为一个受栅源电压控制的可变电阻此时电压差值越大沟道越宽电阻越小通常MOS管的数据手册上会标注让沟道充分打开时的栅极和源极的电压差值此时若再想增大漏极源极之间的电流只能增大漏源电压漏极和源极电压的差值当漏源电压增加到一定值时漏极电压产生的电场会抵消一部分栅极的电场使沟道变窄产生夹断此时继续增大漏源电压多出来的电压用来克服电子跨越夹断区的阻力而不会再让电流显著增加了。GPIO原理以及运用1.施密特触发器是一种具有迟滞特性的比较器电路常用于将模拟信号转换为数字信号或对波形进行整形。其核心特点是具有两个不同的阈值电压上限阈值和下限阈值能够有效消除输入信号中的噪声干扰。2.浮空输出引脚处于高阻抗状态电平由外部电路决定无内部上拉或下拉电阻。适用于外部已明确驱动电平的场景如按键检测需外接上拉/下拉电阻。3.上拉输出内部上拉电阻激活默认电平为高。外部无驱动时引脚保持高电平低电平信号需外部强下拉。典型应用为节省外置电阻的按键电路。4.下拉输出内部上拉电阻激活默认电平为高。外部无驱动时引脚保持高电平低电平信号需外部强下拉。典型应用为节省外置电阻的按键电路。5.GPIO的寄存器GPIOx_MODER端口模式寄存器用于配置引脚的工作模式例如输入、输出、模拟功能或复用功能 。GPIOx_OTYPER端口输出类型寄存器用于设置引脚的输出类型即推挽输出或开漏输出 。GPIOx_OSPEEDR端口输出速度寄存器用于配置引脚的输出速度如低速、中速、高速、超高速 。GPIOx_PUPDR端口上拉/下拉寄存器用于配置引脚内部的上拉或下拉电阻状态 。GPIOx_IDR端口输入数据寄存器用于读取引脚当前的实际输入电平状态高电平或低电平 。GPIOx_ODR端口输出数据寄存器用于向引脚写入数据控制其输出高电平或低电平 。GPIOx_BSRR端口置位/复位寄存器用于对单个引脚进行独立的置位输出高或复位输出低操作写入1有效写入0无效 。GPIOx_LCKR端口配置锁定寄存器用于锁定当前引脚的配置状态防止程序在运行过程中被意外修改直到下次复位才会解锁 。GPIOx_AFRL / GPIOx_AFRH复用功能寄存器分为低位AFRL和高位AFRH用于将GPIO引脚配置为特定外设如串口、I2C、SPI等的复用功能引脚 。32单片机这九个寄存器对应哪个组的引脚是在代码里选择的这九个寄存器每个寄存器都有32位每个寄存器都有两位对应这个引脚的一个状态如PA0对应寄存器0位和1位PA6对应寄存器的12位和13位。
电子电路基础与GPIO原理
电子电路基础1.电阻电阻单位欧姆(Ω)电阻在电路中对电流起阻碍作用用于对电路限流防止因电流过大对元器件造成损害或利用电阻在电路中分压获得所需要的电压串联电路总电阻值RR1R2R3......并联电路总电阻值。2.电容电容单位法拉F电容类似电池能够储存电能但是一般其容量较小电容外接电压时会充电电子由正极到负极若外部电压源消失电容若还处于回路中电容会放电电子由负极回到正极电容在电路中的电压值等于其在电路中两端的电压电容在直流电路中充满电后表现为断路在交流电路会随着电路电压的改变表现出通交流的现象因此电容在电路中一般用做滤波、去耦 串联电路总电容C的大小并联电路中总电容。大电容如电解电容负责处理低频波动做整体的能量缓冲。小电容如陶瓷电容因为封装小、寄生电感极低专门放在芯片引脚旁边利用其优异的“通高频”特性精准滤除MHz级别的高频噪声。3.电感电感单位亨利H电感一般为导线绕成的线圈由于电磁感应现象当通过电感的电流发生变化电感会产生阻碍电流变化的感应电流阻碍电流的变化因此电感能够通直流隔交流通低频阻高频一般在电路中用于平稳电流的变化保护脆弱元器件滤波。串联电路总电感并联电路总电感。4.晶体管1.二极管二极管是通过两个特性不同的P形和N形半导体组成的电子器件不同类型的半导体会在内部形成PN结PN结中心会形成耗尽层阻止电场扩散因此二极管具有单向导电性加上正向电压时耗尽层变薄二极管导通加上反向电压时耗尽层变厚二极管截止。利用其单向导电性可以控制电流方向防止电源反接可以用作钳位即当某点电压超过预设的安全阈值时从截止转为正向导通形成低阻抗通路将多余的电流泄放到地从而将该点的电位强制在安全区间内特别的稳压二极管可以通过其反向击穿电压恒定的特性来进行稳压。2.三极管三极管分为PNP型三极管和NPN型三极管b:基极c集电极正极e发射极负极e极的箭头指向代表PN结的导通方向也代表e极的电流方向NPN型三极管的导通起始条件在Vb-Ve0.7VPNP型三极管的导通起始条件为Ve-Vb0.7V而三极管的导通程度与基极的电流有关当三极管到达起始导通条件未达到外部负载电路的极限时增大基极电流会使三极管的导通更好外部负载的电流也会增大此时三极管工作在放大区当达到外部负载所允许的极限时继续增大基极电流外部负载的电流也不会增加此时三极管工作在饱和区。3.MOS 管MOS管有三个引脚分别为栅极G、漏极D、源极SMOS管有四种分为四种NEMOSN沟道增强型、PEMOSP沟道增强型、PDMOSP沟道耗尽型、NDMOSN沟道耗尽型其中增强型MOS管为常闭状态耗尽型MOS管为常开状态所有MOS管的工作条件都是给栅极一个电压使漏极和源极开始导通或开始关闭分类默认状态 (Vgs0)导通/关断机制NEMOS关断 (常闭)加正压导通PEMOS关断 (常闭)加负压导通NDMOS导通 (常开)加负压关断PDMOS导通 (常开)加正压关断与三极管不同的是MOS管分为截至区、可变电阻区、饱和区当栅极电压未达到阈值电压 栅极和源极之间的电压差值时MOS管处于截至区此时漏极和源极不导通当MOS管栅源电压达到阈值电压的条件时MOS管进入可变电阻区此时MOS管等效为一个受栅源电压控制的可变电阻此时电压差值越大沟道越宽电阻越小通常MOS管的数据手册上会标注让沟道充分打开时的栅极和源极的电压差值此时若再想增大漏极源极之间的电流只能增大漏源电压漏极和源极电压的差值当漏源电压增加到一定值时漏极电压产生的电场会抵消一部分栅极的电场使沟道变窄产生夹断此时继续增大漏源电压多出来的电压用来克服电子跨越夹断区的阻力而不会再让电流显著增加了。GPIO原理以及运用1.施密特触发器是一种具有迟滞特性的比较器电路常用于将模拟信号转换为数字信号或对波形进行整形。其核心特点是具有两个不同的阈值电压上限阈值和下限阈值能够有效消除输入信号中的噪声干扰。2.浮空输出引脚处于高阻抗状态电平由外部电路决定无内部上拉或下拉电阻。适用于外部已明确驱动电平的场景如按键检测需外接上拉/下拉电阻。3.上拉输出内部上拉电阻激活默认电平为高。外部无驱动时引脚保持高电平低电平信号需外部强下拉。典型应用为节省外置电阻的按键电路。4.下拉输出内部上拉电阻激活默认电平为高。外部无驱动时引脚保持高电平低电平信号需外部强下拉。典型应用为节省外置电阻的按键电路。5.GPIO的寄存器GPIOx_MODER端口模式寄存器用于配置引脚的工作模式例如输入、输出、模拟功能或复用功能 。GPIOx_OTYPER端口输出类型寄存器用于设置引脚的输出类型即推挽输出或开漏输出 。GPIOx_OSPEEDR端口输出速度寄存器用于配置引脚的输出速度如低速、中速、高速、超高速 。GPIOx_PUPDR端口上拉/下拉寄存器用于配置引脚内部的上拉或下拉电阻状态 。GPIOx_IDR端口输入数据寄存器用于读取引脚当前的实际输入电平状态高电平或低电平 。GPIOx_ODR端口输出数据寄存器用于向引脚写入数据控制其输出高电平或低电平 。GPIOx_BSRR端口置位/复位寄存器用于对单个引脚进行独立的置位输出高或复位输出低操作写入1有效写入0无效 。GPIOx_LCKR端口配置锁定寄存器用于锁定当前引脚的配置状态防止程序在运行过程中被意外修改直到下次复位才会解锁 。GPIOx_AFRL / GPIOx_AFRH复用功能寄存器分为低位AFRL和高位AFRH用于将GPIO引脚配置为特定外设如串口、I2C、SPI等的复用功能引脚 。32单片机这九个寄存器对应哪个组的引脚是在代码里选择的这九个寄存器每个寄存器都有32位每个寄存器都有两位对应这个引脚的一个状态如PA0对应寄存器0位和1位PA6对应寄存器的12位和13位。
