模拟电路

整流电路

将交流电能转换为直流电能的电路，主要由变压器、整流主电路（整流二极管）、滤波器组成。经过整流之后的电压不是交流电压，而是一种同时包含有直流电压和交流电压的混合电压，习惯上称为单向脉动性直流电压。

逆变电路

逆变电路可以将直流电转变为交流电，其作用与整流电路相反，可用于构成各种交流电源，在工业中用途广泛。

滤波电路

主要用于去除信号中不需的成分或增强所需的部分，即对电子信号中特定的波段频率进行滤除，信号中较高频率能够通过的滤波器称为高通滤波器，而较低频率能够通过的滤波器称为低通滤波器。

放大电路

放大电路也称为放大器，其输出信号的波形与输入信号一致，但具有更大的振幅，是一种使用较为广泛的电子电路，是构成复杂电子电路的基本单元电路。放大是指将输入的微弱信号（变化的电压、电流等）放大到所需幅度值并且与输入信号变化规律一致，即进行不失真的放大，仅增加信号的输出功率。实际的放大电路通常由信号源、晶体三极管构成的放大器、负载组成。

放大器电路按照功能可分为如下类型：

晶振

晶振通常分为无源晶振和有源晶振两种类型。

有源晶振：一个完整的谐振振荡器，利用石英晶体的压电效应起振，因此仅需要外部供电，而无需外接其它器件即可主动产生振荡频率，并且能够提供高精度的频率基准，信号质量比无源晶振信号更好。有源晶振通常拥有 VCC 引脚、GND 引脚、晶振输出引脚、未使用的悬空引脚（有时也作为使能引脚）4 个引脚。

无源晶振：自身无法振荡，需要接入芯片内部的振荡电路才能振荡，信号质量和精度相对有源晶振较差，但是价格更便宜。无源晶振两侧通常会放置两个电容，容值选取在 10pF~40pF 之间，如果数据手册无明确要求，根据经验值通常选取 20pF 的电容。无源晶振有 2 或 3 个引脚，其中 3 引脚晶振的中间引脚通常连接至晶振外壳，使用时需要连接到 GND，而两侧的引脚作用相同，使用时无正负之分。

二极管

以硅（或锗）作为基板，将掺杂了磷和砷的Negative 型半导体（电子不足，空穴较多）和掺杂了硼和镓的Positive 型半导体（电子多余）结合在一起，就称为二极管（PN 结）。

二极管具有单向导电性（单向导通），因此具备整流作用，即让电流只朝一个方向运动。

三极管

三极管也称为双极性晶体管，全称叫做双极性结型晶体管，缩写为BJT，因为种具有三个终端，所以俗称为三极管。将P 型、N 型半导体做成三明治状从而形成NPN 结与PNP 结，中间的那层称为基级Base，两侧的称为发射级Emitter或集电极Collector，即三极管，也称为双极性结型晶体管。

并联电路

多个电路元件的两端分别连接于两个节点，这种连接方式称为并联。并联电路电源输出的电流等于通过每个元件的电流的代数之和，输出的电压等于每个元件两端的电压。

串联分压，并联分流。

电阻并联

如下图所示，n个电阻器并联在一起，然后将电源连接到该并联电路的两端。

根据欧姆定律，第k个电阻器两端的电压vk等于通过的电流ik乘以其电阻Rk，即v_k=i_kR_k。

电感

电感是通过电流改变产生电动势，从而抵抗电流改变的一种特性，其基本单位是亨利H，可由线圈的直径、长度、横截面积、线圈数等计算元件的电感量。

电感器是将电能转化为磁能存储起来的元件，具有一定的电感，一般由骨架、绕组线圈、屏蔽罩、封装材料、磁心或铁心等组成。

电感元件依据外观和功能的不同会有不同称呼，例如：

线圈：漆包线绕制为多圈状，作为电磁铁和变压器中使用的电感。
扼流圈：对高频提供较大电阻，通过直流或低频的电流，因而称为扼流圈。
绕组：配合铁磁性材料，安装在变压器、电动机、发电机中使用的较大电感。
磁珠：导线穿越磁性物质，而无线圈状，常充当高频滤波作用的小电感，依据外观称为磁珠。

电感的计算方式与电阻类似，串联时逐个相加，并联时总电感的倒数等于各个电感的倒数之和。

串联电路

集成电路发展至今日，量产IC的制程已经达到10nm。伴随电路设计集成度的迅速提高，高频高速电子信号的处理需求越来越旺盛，电子技术的发展重心逐步从模拟时代过渡到数字化阶段。虽然数字IC大行其道的当下，模拟电路以及分立式电子元器件的使用频率逐年减少。但是在处理EMC、电源设计的过程当中，模拟电子技术和分立式元器件依然扮演着重要角色。

本文主要描述了笔者在日常开发过程当中，接触到的常用模拟电路及分立电子元器件相关知识，便于从事单片机开发以及嵌入式系统裸板调试的同学，方便的补充与查阅相关知识点。摒弃高校传统《电路分析》、《模拟电路》、《数字电路》三部电子技术基础课程庞杂的知识体系，倡导言简意赅、学以至用的嵌入式硬件学习思路。本文将伴随笔者工作经验的积累，逐步增加相应知识点并移除落后不常用的内容。

文章中的部分公式与电路图摘自中文维基百科，三极管以及基尔霍夫定律相关图例摘自木村诚聪所著的《电子世界轻松游》。

电路的三类状态

自20世纪80年代以来，数字信号处理算法和集成电路迅猛发展，虽然许多类型的信号处理已经由模拟电路转换成数字电路来实现，但是在一块芯片中，模拟电路是必不可少的。作为一个模拟电路设计师中的菜鸟，说一下自己学习和工作中的一些心得体会。

我从研究生开始接触模拟集成电路到现在有四年了，有读过“模拟芯片设计的四重境界”这篇文章，我现在应该处于菜鸟的境界。

模拟电路设计和数字电路设计是有很大区别的，最基本的是模拟电路处理的是模拟信号，数字电路处理的数字信号。模拟信号在时间和值上是连续的，数字信号在时间和值上是离散的，基于这个特点，模拟电路设计在某些程度上比数字电路设计困难。模拟电路设计困难的具体原因如下：

1. 模拟设计需要在速度、功耗、增益、精度、电源电压、噪声、面积等多种因素间进行折中，而数字设计只需在功耗、速度和面积三个因素间进行平衡。

2. 模拟电路对噪声、串扰和其他干扰比数字电路敏感得多。