【分享】十种常见硬件电路，你都用过没(下)

硬件花园 · 发表于 2024-8-16 12:03:00

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硬件工程师在工作中经常遇到各种类型的电路，我梳理以下十种常见的电路类型，希望能帮助大家加深理解，丰富自己的知识库、点亮自己的技能树，遇见未来更好的自己！
在【分享】十种常见硬件电路，你都用过没(上)一文中中分享了5种电路类型，分别是电源电路、放大电路、滤波电路、振荡电路、调制解调电路。
今天再给大家分享剩余的五种电路，没关注硬件花园的可以点击下方链接，关注

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六、逻辑电路逻辑电路是数字电子系统的基础，它使用逻辑门来实现布尔逻辑运算。逻辑电路的设计和应用非常广泛，从简单的开关控制到复杂的计算机系统。逻辑门是逻辑电路的基本构建块，包括与门、或门、非门、异或门等。这些逻辑门可以组合成更复杂的逻辑功能，如多路复用器、解码器、算术逻辑单元（ALU）等。

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逻辑电路可以设计成组合逻辑或时序逻辑。组合逻辑根据当前输入状态直接产生输出，而时序逻辑则涉及存储元件（如触发器）来记忆过去的输入状态。时序逻辑在存储器、计数器、微处理器等应用中非常重要。我们在设计逻辑电路时，不仅需要考虑逻辑功能、门延迟、功耗和可靠性等参数，还需要考虑实际应用中的非理想因素，如门的负载能力、噪声容限和温度漂移。七、开关电源电路开关电源电路是一种利用电子开关器件在高频下工作的电源转换技术。开关电源电路与传统的线性电源相比，具有更高的效率和更小的体积。它们通过控制电子开关器件（如晶体管）在高频下快速切换，通过变压器和整流器来转换电压，从而实现高效率和小体积。

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开关电源电路的设计包括开关器件、控制电路、整流器、滤波器和稳压器等部分。开关器件的选择和驱动设计对整个电源的性能至关重要。控制电路则负责调节开关器件的工作状态，以实现稳定的输出电压。在设计开关电源时，需要考虑开关频率、占空比、转换效率、热设计和电磁兼容性等参数。开关频率的选择会影响电源的体积和效率，而占空比的调节则决定了输出电压的稳定性。

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另外，开关电源电路的设计除了需要考虑实际应用中的非理想因素，如开关器件的导通损耗和开关损耗、变压器的磁饱和和铜损、整流器的二极管损耗等，还需要特别注意，开关电源的热设计，因为高频开关会产生大量的热量，需要通过合适的散热措施来管理。八、传感器电路传感器电路是将物理量转换为电信号的系统，是实现智能系统的关键。传感器电路广泛应用于各种物理量的转换及检测。传感器电路通常包括传感器本身、信号调理电路和接口电路。传感器的类型和特性决定了信号调理电路的设计。

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常见的传感器类型包括温度传感器、压力传感器、光敏传感器、运动传感器等。每种传感器都有其特定的工作原理和输出特性。例如，热电偶传感器通过测量两个不同金属接头之间的电压来检测温度，而光电二极管则通过测量光强度来产生电流。

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信号调理电路负责放大、滤波、模数转换等处理，以确保传感器输出的信号适合后续的数字处理或显示。放大电路可以提高信号的幅度，滤波电路可以去除噪声，模数转换器（ADC）则将模拟信号转换为数字信号，以便微控制器或数字信号处理器（DSP）进行处理。在设计传感器电路时，不仅需要考虑传感器的灵敏度、线性度、稳定性和环境适应性等因素，还需要考虑实际应用中的非理想因素，如温度漂移、电源波动和电磁干扰。
九、混合信号电路
混合信号电路结合了模拟信号处理和数字信号处理技术，广泛应用于需要同时处理模拟和数字信号的电子系统中。
混合信号电路设计涉及到模拟电路和数字电路的集成，要求设计师同时具备模拟和数字电路设计的知识。在混合信号电路中，模拟信号通常来源于传感器或外部设备，需要经过模拟前端（AFE）进行放大、滤波和模数转换（ADC）等处理，然后转换为数字信号供微控制器或数字信号处理器（DSP）进行进一步处理。

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模拟前端设计是混合信号电路的关键部分，它直接影响信号的质量。设计时需要考虑信号的放大倍数、带宽、噪声性能和线性度。模数转换器（ADC）是连接模拟世界和数字世界的桥梁，其转换速度、分辨率和精度对整个系统的性能至关重要。
数字部分则涉及到微控制器或DSP的编程，以及数字信号处理（DSP）算法的实现。数字信号处理可以包括滤波、傅里叶变换、信号识别等操作，以提取有用信息或执行特定的控制任务。
混合信号电路设计还需要考虑信号完整性问题，如模拟信号和数字信号之间的相互干扰、电源噪声、地平面的布局等。此外，随着系统复杂度的增加，设计者还需要考虑功耗管理和热设计问题。

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十、射频电路射频电路是无线通信系统中的核心部分，负责无线信号的生成、传输和接收。
射频电路设计涉及到高频信号的生成、放大、调制、解调以及信号的发送和接收。与低频电路相比，射频电路设计面临更多的挑战，如信号的反射、驻波、损耗和天线匹配问题。

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在射频电路中，信号的频率通常在几百MHz到几十GHz的范围内，这要求电路元件和连接具有很高的频率特性。例如，射频放大器需要具有高频率响应和低噪声特性，而射频混频器和调制器则需要精确的频率控制和高线性度。
天线设计是射频电路的重要组成部分，它负责无线信号的发射和接收。天线的设计需要考虑频率、极化、增益、方向性和带宽等参数，以及与周围环境的相互作用。
射频电路的信号完整性同样非常重要，设计者需要采取措施减少信号的反射和损耗，如使用阻抗匹配技术、选择合适的传输线和连接器。此外，射频电路的电磁兼容性（emc）设计也是一项挑战，需要采取措施减少对其他设备的干扰。

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随着技术的发展，射频电路设计越来越复杂，涉及到多频段、多模式和高数据速率的设计。现代射频电路设计通常采用高度集成的射频集成电路（RFIC）和系统级封装（SiP），以实现小型化、高性能和低成本的目标。
至此，这十种电路已经列举完成了，分别是电源电路、放大电路、滤波电路、振荡电路、调制解调电路、逻辑电路、开关电源电路、传感器电路、混合信号电路、射频电路。
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