硬件电路小知识
硬件电路小知识
降压时，压差较小的时候降压芯片一般选择【LDO 线性稳压器】，压差比较大的时候选择【DC-DC】
芯片电源引脚一般放个 100nf 的电容进行滤波
CH340C 有内部晶振优先选择，CH340G 没有内部晶振
CH340 芯片同时支持 5V 和 3.3V 供电，5V 供电时在 V3 引脚要接一个 0.1uf 的电源退耦电容
有些ESP32 开发板在烧录的时候需要按下 BOOT 按键，有些则不需要，原因是他们自己添加了自动下载电路，在 esptool.py 中控制串口芯片的 DTR 和 RTS 的拉高和拉低，来控制 EN 和 BOOT 引脚的电平，从而使芯片自动进入下载模式
我们下来看 ESP32 正常情况下是如何进入下载启动模式的，EN 由低电平到高电平（上升沿）时 CPU 复位，复位后检测到 GPIO0 是低电平，CPU 自动进入下载启动模式
所以正常来说，你需要按住 BOOT 按键让他与 GND 短接，然后短接一下 EN 和 VCC 使 EN 产生一个上升沿，这样才能进入下载启动模式
电阻
欧姆定律
I=U/R 流过电阻的电流等于电阻两端的电压除以阻值
R=U/I 电阻阻值等于电阻两端的电压除以流过电阻的电流
U=I*R 电阻两端的电压等于流过电阻的电流乘以电阻阻值
这里的单位是 欧、安、伏
电阻并联计算公式
1/R = 1/R1 + 1/R2 + 1/R3 + ...
R = (R1R2R3*...) / (R1 + R2 + R3)
n 个等值电阻 R0 并联则 R = R0 / n
电阻功率
电阻的功率等于电阻两端的电压乘以流过电阻的电流 P = IU 带上欧姆定律得到 P = I2R = U2/R
要注意别超过额定功率，不然就点亮一颗电阻了
电阻的限流
当供电电压大于负载电压时，可以利用电阻限流
例如有个供电电压是 8v，电路中有一个 LED 灯，工作电压是 2V，电流为 5mA，如果直接把 LED 接到供电电压就给烧坏了，所以需要串联一个电阻阻值为 1.2KΩ 的电阻
R = U/I = (8-2)/5mA = 1.2KΩ 可以看到，这里计算的时候要用电阻两端的电压，需要用总电压减去 LED 灯的电压（在一个回路中，所有元器件的电压加起来等于电源电压）；串联的电流又是相等的，所以电阻上的电流是 5mA
电阻的分流
如果是负载是一个电流比较大的组件，例如一个电机，工作电压 5V，工作电流 500mA，那么串联电阻的电流也会比较大，即 0.5A，电阻的功率 P = U * I ，那如果供电电压是 10V 的时候电阻功率就是 (10-5)*0.5 = 2.5W，如果你电阻功率不够大，虽然点击能正常运作，但是会把电阻烧掉的
R = U/I = (10-5)/0.5 = 10Ω 当然可以加个功率大点的 10Ω 电阻，但是这样太浪费，所以就用到多个小功率的电阻并联分流了
电阻总功率是 2.5W，总电流是 0.5A，总电压是 5V
如果手上只有 0.25W 的电阻，那么需要 10 个小电阻才能均摊总功率
这 10 个小电阻并联的结果是 10 欧姆，那么每个电阻的 R0 = R * 10 = 10 * 10 = 100Ω
所以要并联 10 个 100Ω 的功率是 0.25W 的电阻
电阻的分压
通过多串联几个电阻起到分压功能
电阻分压公式（很多时候 V2 是 GND）
$ V_R = \frac{(V_1-V_2)*R1}{R_1+R_2} + V_2 $
V_R = \frac{(V_1-V_2)*R1}{R_1+R_2} + V_2
其实上面的限流功能也算是分压了，这里主要是讲一下其他作用：通常用来做参考电压，没太懂用途在哪... 遇到了再说吧
电容
电容的作用：不管在电路中是做什么去耦、滤波等等功能，归根结底是基于电容两端电压不能突变，只要电容不充电或放电，电容两端的电压就不变（电容两端的相对电压不能突变，但是两端相对于GND的电压可以同时突变）
这里老师做了个实验，VCC 是 5V 的供电，闭合 SW1 的瞬间，V1 和 V2 电压都会是 5V，又因为电容的充放电，V2 会慢慢降到 0V，然后电容上下两端保持一个 5V 的电压差，此时断开 SW1，闭合 SW2，V2 瞬间短接到 5V，因为电容两端要有 5V 的电压差，V1 处的电压会瞬间被抬到 10V，大受震撼，还是了解太少了
电容的储能特性
电容可以简单理解为一个小电池，可以储存电能
充电速度和电流及电容大小有关系，有一个电容充电时间常数 = R * C，其中 R 是电阻；C 是电容
主要是利用电容的储能特性，实现关断延时
电容滤波
不管是低频的储能滤波还是高频的噪声滤波，都是利用电容来稳定电压
如果一颗芯片工作电压是 3.3V，电源 3.3V 除了给芯片供电，还会给其他负载供电，如果负载电压突然变化，就会导致芯片的电压发生变化，所以利用电容的储能特性来释放一小段时间的能量，来尽量维持电压
容抗
$ R_c = \frac{1}{2 π fc}
$
电容在频率越高时（如交流电），容抗越小，频率越低时（如直流电），容抗越大，所以说，电容时阻直通交
低通滤波电路
低通滤波意思就是可以让低频信号通过，衰减高频信号（利用电容充放电特性）主要用于电流小如信号传输的场景
低通滤波的截止频率：$ f_t = \frac{1}{2 π R C}
$，当输入信号的频率等于截止频率时会变成原来的 0.707 倍，比如一个交流电波峰最高是 1V 和 -1V，那么经过低通滤波电路输出就成了 0.707V 和 -0.707V；当输入信号频率高于截止频率就会有衰减
在实际电路中，主要用来去除高频噪声
高通滤波
同样参考：$ f_t = \frac{1}{2 π R C}
$
让高频信号通过，衰减低频信号，在电路上看就是电阻和电容调换了个位置，高通滤波输出的是电阻两端的电压
一个很直接的解释是：输出电容两端的电压是低通的，电路上的电压等于 V = Vc +Vr，那么电阻两端的电压不就是高通了
电感
电感就是一根导线加一个磁性材料，生活中所有由线圈组成的材料都是电感，电感中的磁芯是为了增加电感量的
电感的特性：流过电感的电流不能突变（电感在电路中只能改变电流的变化速度，不能改变电流的最大值）
电感回路的电阻突变，变得很大，电感会感生出一个很高的电压，容易击穿器件，所以应用电感时，必须要考虑电感的续流回路
解释：在这样一的电路中，开关闭合后由于电感的存在，电流会慢慢上升到最大值，如果突然把开关断开，相当于一个无穷大的电阻，由于流过电感的电流不能突变，所以电感可以感生出一个无穷大的电压来维持住这个电流，所以在开关附近同样会产生一个很大的电压，如果这个开关是个电子开关，那就直接被击穿了
感抗
$ R_L = 2 π f L
$电感频率越高阻抗越大；频率越低阻抗越小
电感的低通滤波
主要用于电流比较大，例如电源线上的
电感的高通滤波
只能够滤掉没有直流偏置的信号
LC滤波电路
电阻和电容组合的叫 RC 滤波电路，电阻和电感组合的叫 LR 滤波电路，电容和电感组合的叫 LC 滤波电路
LC 滤波电路的低通滤波效果比其他两个好
但是会有什么谐振，没太听明白
二极管
二极管的结构就是一个 PN 结，导通之后会有一定压降，且具有单向导通性（过压击穿不算）
半导体
导体：容易导电的物体，比如铁等金属，因为原子核对最外层电子的束缚力有限，当外加电压，他们会在电场力的作用下定向移动，形成电流
绝缘体：不容易导电的物体，他们最外层电子结构稳定，外加电场力他们也不能稳定移动
半导体：导电性能介于导体和绝缘体之间，比如硅和锗，原子核对最外层电子的束缚力介于导体和绝缘体之间，因此表现的导电能力也在导体和半导体之间
本征半导体：纯净的、具有晶体结构的半导体
非本征半导体：本征半导体导电性能一般，所以需要往里面掺杂一些杂质，增加其导电性能（原理上是增加了可移动的电子或空穴），掺了杂质的就是非本征半导体
N 型半导体：掺入少量杂质磷元素，会产生比较多的自由电子，因此 N 型半导体是含自由电子浓度较高的半导体，其导电性主要是因为自由电子导电
P 型半导体：掺入少量杂质硼元素，会产生空穴来吸引自由电子填充，因此 P 型半导体是含有较高浓度的“空穴”（“相当于”正电荷），成为能够导电的物质
把 P 型半导体和 N 型半导体放在一块，相邻的部分就会形成 PN 结，看这个，讲的真他妈的好！
二极管的漏电特性
二极管的反向截止并不是完全不导通，仍然会有微弱的漏电流（肖特基二极管漏电流比较大，尽管导通电压小）
二极管的整流功能（峰值检波）
整流就是他妈的把交流电变成直流电，我当什么高级玩意呢（学习中总会被一些高级的名称给唬住hhh）
借助二极管反向截止特性，构造出来一个电路，让交流电不管是正还是负都在电路上看起来是正的，再配合电容给整成了直流电，可以看下面这个视频
二极管的钳位功能
利用二极管的导通电压特性可以实现对信号线进行钳位
比如和二极管并联的一个负载，当达到了二极管的导通条件后，负载和二极管并联，电压相等，就会把负载的电压钳制在二极管的导通电压
需要注意，如果负载上的电压本来就低于二极管的导通电压，二极管将不会导通，负载上的电压将保持不变
二极管有个反向击穿的问题，就是反向电压过大的话就直接给烧了，有一种稳压二极管可以工作在反向击穿状态，也就是说，当它被反向击穿时，稳压二极管的两端电压会保持在某个电压值
三极管
有三个电极：基极（b）、集电极（c）、发射极（e）
三极管有三种工作状态，一般就是用前两种作为开关功能使用：
截止（断开）
饱和（导通）
放大（还挺复杂先不管了）
三极管的开关功能
可以使用单片机的 GPIO 通过三极管的基极来控制集电极到发射极是否导通，从而实现开关功能
对于 NPN 型三极管，集电极接电源、发射极接 GND，基极接控制信号
对于 PNP 型三极管，集电极接 GND，发射基接电源，基极接控制信号
其实在电路图上你就看箭头指向就行了，箭头指向的就是电流方向，例如下图是 NPN 型三极管，那你就在箭头指向的那边接 GND，另一边接电源
三极管的反相功能
例如这个电路 VCC 5V 供电，在三极管的集电极一侧作为输出的话，INPUT 输入为低电平，三极管不导通，OUTPUT 处的电压为 5V，当 INPUT 高电平，三极管导通，OUTPUT 就是低电平，这就完成了一个反相电路
N 型三极管的基极加一个下拉电阻，可以有效防止不稳定的情况，P 型三极管加上拉电阻
