二、硬件分析-电路分析

前言

　　本节介绍一些有关电路和电路分析的一些基本知识和工具。

电路的定义

　　由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路，称为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差，电路连通时即可工作。电流的存在可以通过一些仪器测试出来，如电压表或电流表偏转、灯泡发光等；按照流过的电流性质，一般把它分为两种：直流电通过的电路称为“直流电路”，交流电通过的电路称为“交流电路”。

数电和模电

　　随着时代的发展，电气自动化的进步和集成电路晶体管的出现，电路又可以分为模拟电路和数字电路，数字电路是以模拟电路为基础的，其基础是电流和电压。在一个周期内模拟电路的电流和电压是持续不变的，而数字电路中它的电流和电压是脉动变化的。在模拟电路中，电压、电流、频率、周期的变化是互相制约的，而数字电路中电路中电压、电流、频率、周期的变化是离散的。模拟电路可以在大电流高电压下工作，而数字电路只是在小电压，小电流底功耗下工作，完成或产生稳定的控制信号。摸拟电路是为数字电路供给电源而又完成执行机构的执行。而数字电路是通过它特有的逻辑运算来完成整个电路的操作过程，熟悉掌握数字电路和模拟电路的异同对电路分析具有重要帮助。

数字电路典型逻辑门电路

模拟电路滤波电路

印刷电路板

在对电路进行分析之前，还需要对 PCB 电路图和电子元器件知识有简单的了解。 PCB（ Printed Circuit Board），中文名称为印制电路板，又称印刷线路板，是重要的电子部件，是电子元器件的支撑体，是电子元器件电气连接的载体。由于它是采用电子印刷术制作的，故被称为“印刷”电路板。

电子元器件

　　电子元件有着不同的封装类型，不同类的元件外形一样，但内部结构及用途是大不一样的，比如 TO220 封装的元件可能是三极管、可控硅、场效应管、或双二极管。TO-3 封装的元件有三极管，集成电路等。二极管也有几种封装，玻璃封装、塑料封装及螺栓封装，二极管品种有稳压二极管、整流二极管、隧道二极管、快恢复二极管、微波二极管、肖特基二极管等，这些二极管都用一种或几种封装。贴片元件由于元件微小有的干脆不印字常用尺寸大多也就几种，所以没有经验的人很难区分，但贴片二极管及有极性贴片电容与其它贴片则很容易区分，有极性贴片元件有一个共同的特点，就是极性标志。对于元件识别可以看印字型号来区别，对于元件上没有字符的器件也可分析电路原理或用万用表测量元件参数进行判断。判断元件类型并非一朝一夕就能学会的，这需要多年积累的经验来认识。

常见电路分析设备

万用表，测量电压、电流、电阻、电容、二极管、三极管极性，是电路分析中的重要帮手。

示波器，用于分析电路中的各种电压、电流、频率变化等信息，是电路分析的核心工具。

光学显微镜，用于观察和操作较小的元器件，芯片引脚，走线等。

电路分析实例

桥式整流器

　　桥式整流电路，也叫做整流桥堆，是利用二极管的单向导通性进行整流的最常用的电路，常用来将交流电转变为直流电，是电气设备中最常用的单元，其基本电路原理图如下：

通过四个二极管的连接，可以把交流电转换成直流电给电容充电，然后通过桥式开关控制电容放电。

特斯拉线圈

　　特斯拉线圈这是一种分布参数高频串联谐振变压器，可以获得上百万伏的高频电压。传统特斯拉线圈的原理是使用变压器使普通电压升压，然后给初级 LC 回路谐振电容充电，充到放电阈值的，火花间隙放电导通，初级 LC 回路发生串联谐振，给次级线圈提供足够高的励磁功率，其次是和次级 LC 回路的频率相等，让次级线圈的电感与分布电容发生串联谐振，这时放电终端电压最高，于是就看到闪电了。