嵌入式开发——基础元器件

目录

1. 电阻

2. 电容

3. 电感

4. 二极管

5. 三极管

6. MOS管

7. 晶振

8. 磁珠

9. LDO

10. 电源

11. 接地

12. 线路

13. 电压表

14. 电流表



1. 电阻

根据欧姆定理,U=I*R,通过某段导体的电流跟这段导体两端的电压成正比,跟这段导体的电阻成反比。

所有物质都具有一定的电阻,只是大小不同。导体通常具有较低的电阻,而非导体(或绝缘体)通常具有较高的电阻。根据欧姆定理,电阻的主要作用就是用业分压。

  • 串联电阻,串联电路的总电阻等于各串联电阻的代数和。在电路中增加串联电压,相当于给相邻串联元件分压。                            

  • 并联电阻,总电阻的倒数等于各分电阻的倒数之和,即总电阻分别小于两个电阻。在电路给指定器件加并联电阻,相当于给器件分压,给其他非并联器件加压。

      

2. 电容

电容是一种可以存储和释放电荷的元器件,其主要用于存储释放电能或滤波电路。电容有极性电容,其分正负极,一般电容值较大,多用于高通滤波。非极性电容,电容值较小,多用于低通滤波。当电容器充满电时,电容器的两端的电压会达到其额定电压,并且电流将停止流动。从电流的角度来看,可以说电容器相当于断开。电容器对不同频率的电信号有不同的阻抗,这样用于滤波。

3. 电感

电感是由导体线圈或线圈组成,并具有存储和释放磁场能量的能力的一种元器件。电流通过电感时,电感会产生一个反向的电动势(自感应电动势),试图阻止电流的变化,这种特性可以用来滤波。电感主要用于LC振荡电路和滤波电路。

4. 二极管

二极管是一种具有两个电极的元器件,只允许电流由单一方向流过。

5. 三极管

三极管是一种控制电流的半导体器件,主要由三个区域组成,即发射极(Emitter)、基极(Base)和集电极(Collector)。它通过控制基极电流来调节集电极电流,实现放大和开关的功能。

6. MOS管

MOS管则由金属-氧化物-半导体结构组成,包括栅极(Gate)、漏极(Drain)和源极(Source)。它通过控制栅极的电压来使用源极和漏极之间导通和截止,可以当控制开关使用。NMOS栅极电压高于阈值电压时源极漏极导通;PMOS栅极电压低于阈值电压时源极漏极导通。

7. 晶振

晶振(Crystal Oscillator)是一种基于晶体的电子元件,用于产生稳定的高频振荡信号。

8. 磁珠

一种微米级的磁性颗粒,磁珠等效于一个电感元件和一个串联电阻。磁珠主要用于滤波电路。

9. LDO

LDO是低压差线性稳压器“Low Dropout Regulator”的英文缩写,是一种电源管理器件,用于将输入电压稳定地转换为较低的输出电压。输入电压VIN为1.6~5.5V,输出电压VOUT始终保持在1.2V。Cin和Cout两个电容的作用是,当系统发生突然上电时,Cin因为充电可以平缓输入电压,当系统断电或切断电源时,电容器可以在短时间内提供额外的电荷,使得输出端的电压变化更加平缓。

10. 电源

电压源(Voltage Source)是提供恒定电压输出的装置或元件。电流源(Current Source)是提供恒定电流输出的装置或元件。

  • Vcc, Vdd, Vccq, 

    • Vcc,IC的工作电压,主要用于控制IC内部的各种逻辑。

    • Vdd,IC的设备电压,在NAND Flash中,与Vccq等同,用于数据传输存储,为了降低功耗,其电压从早期的5V到后来的3.3V, 1.8V甚至1.2V。

Vcc和Vdd都是电压源,提供稳定电压。

11. 接地

Vss对应Vcc, Vssq对应Vccq,都是接地0V。

12. 线路

  • 单端线,单根普通线,常用于低速数据传输或模拟信号传输。

  • 差分线,差分线是由两根相互平行但是传输信号完全相反的线构成。

差分线的好处是,如果传输的信号受干扰,那么两个差分线就同时受干扰,两个信号会同时变化,那么两个信号的幅值差就会近似不变的,利用幅值差来表示信号就可降低干扰。利用这个特性,差分信号可以传输高速信号,减少信号传输过程中的干扰。

13. 电压表

电压表和电阻形成一个并联电路,并联总电阻R=(Rv*Rx)/(Rv + Rx)。在电压表内阻Rv趋向于无穷大时,根据极限理论,总电阻R近似等于Rx。实际上一般电压表内阻在几MΩ甚至更大,这样电压表接入电路对电源的实际负载的影响较小,所以测试出的电压近似为真实电压。

14. 电流表

电流表是串联接入电路的,电流表的内阻很小,一般为几mΩ,这样电流表接入电路对电源的外部负载影响很小,所以测量的电流近似于真实值。电压表和电流都有相应的精度,根据电路选择更合适的精度可以测量得更准确。

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