【分享】十种常见硬件电路，你都用过没(上)

硬件花园

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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！
由于篇幅限制，本文将分为上、下两部分分开发送，没关注硬件花园的可以点击下方链接，关注

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一、 电源电路电源电路是电子系统中的基石，它负责将外部电源转换为设备所需的直流电压。电源电路的设计至关重要，因为它直接影响到整个系统的性能和稳定性。
2 B6 I8 T2 F% A  g8 N! ^( u电源电路的设计通常从整流开始，整流器将交流电转换为脉动直流电。这一步骤是电源转换的基础，但产生的直流电含有较大的纹波，因此需要通过滤波电路进一步平滑。滤波电路通常由电容和/或电感组成，它们可以有效地减少电压的波动。
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接下来是稳压环节，稳压器确保输出电压在负载变化或输入电压波动时保持稳定。稳压技术可以基于线性稳压器或开关稳压器。线性稳压器通过调整内部电阻的阻值来稳定电压，而开关稳压器则通过快速开关元件来控制能量的传输，从而实现高效率和良好的动态响应。
电源电路还可能包括过压保护、欠压保护、短路保护等安全特性，以防止电源故障对设备造成损害。此外，电源电路的设计还需要考虑电磁兼容性（emc），以减少对其他设备的干扰。
在设计电源电路时，工程师需要综合考虑输入电压范围、输出电压稳定性、负载调整率、效率、热设计和成本等多个因素。随着技术的发展，现代电源电路越来越倾向于使用开关电源技术，以实现更高的效率和更小的体积。
二、 放大电路放大电路是电子系统中用于增强信号幅度的关键部分。它们可以基于不同的原理和元件设计，以满足不同的应用需求。放大电路的设计和应用非常广泛，从简单的音频放大到复杂的信号处理系统。运算放大器是放大电路中最常见的组件之一，它由高增益的差分放大器和多级放大器组成，能够实现线性放大、非线性处理等多种功能。

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运算放大器的增益可以通过外部电阻设置，这使得它们非常灵活。此外，运算放大器还可以配置成不同类型的放大电路，如非反相放大器、反相放大器、差分放大器等，以适应不同的信号处理需求。在设计放大电路时，工程师需要考虑增益、带宽、输入输出阻抗、噪声性能和稳定性等参数。例如，高保真音频放大器需要低噪声和高保真度，而高速数据放大器则需要宽带宽和快速响应。放大电路还广泛应用于传感器信号放大、信号调理、数据转换等领域。在这些应用中，放大电路不仅需要放大信号，还需要保持信号的完整性和准确性。随着集成电路技术的发展，现代放大电路越来越集成化，集成了多种功能和保护特性，以满足复杂电子系统的需求。三、 滤波电路滤波电路在电子系统中扮演着至关重要的角色，它们用于选择性地传输或阻断信号的特定频率成分。滤波电路的设计取决于所需的频率响应特性。低通滤波器（LPF）允许低频信号通过，而阻止高频信号，它们在音频放大器和信号调理中非常常见。高通滤波器（HPF）则相反，它们允许高频信号通过，而抑制低频信号，常用于去除直流分量或噪声。

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& r3 M# p+ i0 F: J# N带通滤波器（BPF）允许一定频率范围内的信号通过，而带阻滤波器（BEF）则阻止这一频率范围的信号。这些滤波器在无线通信、信号检测和音频处理等领域有着重要应用。滤波电路可以基于无源元件（电阻、电容、电感）设计，也可以利用有源元件（如运算放大器）实现更复杂的滤波功能。无源滤波器结构简单，成本较低，但可能存在插入损耗和相位失真。有源滤波器则可以提供更高的选择性和更低的插入损耗，但设计更为复杂，成本也相对较高。在设计滤波电路时，需要考虑截止频率、带宽、插入损耗和相位响应等参数。此外，滤波器的设计还需要考虑实际应用中的非理想因素，如元件的非线性特性、温度漂移和噪声。随着数字信号处理技术的发展，数字滤波器在许多应用中取代了传统的模拟滤波器。数字滤波器通过软件实现，具有更高的灵活性和可调整性，但需要数字信号处理器（DSP）或微控制器的支持。四、 振荡电路振荡电路是电子系统中用于生成具有特定频率和幅度的周期性信号的关键部分。振荡电路的设计和应用非常广泛，从简单的时钟信号生成到复杂的无线通信系统。LC振荡器利用电感和电容的谐振特性来产生振荡，它们在频率稳定性和相位噪声方面具有优势，但可能受到温度和电源波动的影响。

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5 D; T/ M& S3 W4 [( M; ?晶体振荡器则利用石英晶体的压电效应来提供稳定的频率源。石英晶体振荡器具有极高的频率稳定性和较低的相位噪声，但成本相对较高，且频率调整范围有限。振荡电路的设计需要考虑频率稳定性、幅度稳定性、相位噪声和功耗等参数。在无线通信系统中，振荡电路的频率稳定性直接影响到信号的传输质量和系统的性能。此外，振荡电路还可以用于测试仪器、信号源和时钟电路等应用。在这些应用中，振荡电路需要与其他电路协同工作，以实现系统的整体性能要求。随着集成电路技术的发展，现代振荡电路越来越集成化，集成了多种功能和保护特性，以满足复杂电子系统的需求。例如，一些振荡电路集成了温度补偿功能，以提高在不同环境条件下的稳定性。五、 调制与解调电路调制与解调电路是通信系统中的关键部分，它们负责将信息信号转换为适合传输的形式，并在接收端将信号还原为原始信息。调制是将信息信号（如音频或数字数据）转换为适合传输的形式，以适应不同的传输媒介和环境。调制技术包括调幅（AM）、调频（FM）、相位调制（PM）等，每种调制方式都有其特定的应用场景和性能特点。例如，调幅技术简单，但抗干扰能力较弱；调频技术抗干扰能力强，但调制和解调电路较为复杂。
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解调是调制的逆过程，它在接收端将调制信号还原为原始信息。解调电路需要与调制电路相匹配，以确保信号能够准确地还原。解调电路的设计需要考虑调制方式、信号带宽、噪声性能和同步机制等因素。
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在设计调制与解调电路时，需要考虑调制指数、频率偏差、信号带宽和噪声性能等参数。此外，调制与解调电路的设计还需要考虑实际应用中的非理想因素，如信号的非线性特性、多径效应和多普勒频移。
! v  T" H, P8 N& Y- Z% H随着数字信号处理技术的发展，数字调制与解调技术在许多应用中取代了传统的模拟调制与解调技术。数字调制技术具有更高的频谱效率和更强的抗干扰能力，但需要数字信号处理器（DSP）或微控制器的支持。
硬件工程师需要不断学习各种电路的应用、搞懂电路原理，不断提高技术能力，逐步提高自己的职业竞争力，最终实现职业发展的目标！
以上列举的这五种电路，你在实际工作中的用到过没？
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