課程目錄

第一階段:電路基礎與無源器件(1-26 節(jié))

【目標】:建立 “電壓、電流、阻抗” 的直覺,搞懂電阻、電容、電感到底在干什么。

核心基石(1-7 節(jié)):

歐姆定律是所有電路分析的起點,必須爛熟于心。

電阻的三大功能(限流、分流、分壓)是模擬電路設計的靈魂,后面所有的放大電路計算都基于此。

電容的藝術(8-18 節(jié)):

重點: 理解 “電容兩端電壓不能突變”(第 10 節(jié)),這是時序電路和濾波電路的核心。

難點: 容抗計算(第 14 節(jié))以及高低通濾波原理(第 15-18 節(jié))。這部分決定了你能不能看懂信號完整性問題。

電感的挑戰(zhàn)(19-26 節(jié)):

重點: 電感 “阻礙電流變化” 的特性(第 21 節(jié))。

注意: 第 22 節(jié)提到的 “電感回路電阻突變會產生高壓” 是硬件設計中炸機的常見原因,務必重視。

第二階段:半導體器件與基礎應用(27-63 節(jié))

【目標】:掌握 “開關” 與 “放大” 的核心,這是從 “被動” 走向 “主動” 電路的關鍵。

二極管與整流(27-35 節(jié)):

搞懂 PN 結(第 27 節(jié)),理解單向導電性。

應用: 整流(AC 轉 DC)、鉗位(限制電壓范圍)、穩(wěn)壓(齊納二極管)。

三極管(BJT)深入解析(36-47 節(jié)):

重點: 三極管的開關功能(第 37 節(jié))是數(shù)字電路的基礎。

難點: NPN 與 PNP 的區(qū)別(第 39-41 節(jié)),以及基極下拉電阻的作用(第 43 節(jié),防止誤觸發(fā))。

實戰(zhàn): 自動出水水龍頭(第 45-47 節(jié))是一個非常好的小系統(tǒng)案例,結合了傳感器、比較器和三極管驅動。

MOS 管(場效應管)精通(52-63 節(jié)):

重點: 導通條件(Vgs 閾值)、寄生二極管(第 56 節(jié),極其重要,很多燒毀都是因為忽略了它)。

難點: 防反接電路(第 59 節(jié))、電流雙向流通特性(第 60 節(jié))。MOS 管是現(xiàn)代電源設計的主角。

第三階段:模擬信號處理與電源設計(64-101 節(jié))

【目標】:學會處理信號(放大、比較)和設計穩(wěn)定的電源,這是硬件工程師的核心競爭力。

比較器與運放(64-85 節(jié)):

比較器: 用于判斷電平高低,注意上拉電阻的使用(第 65 節(jié))和顫振問題(第 69 節(jié),需加滯回)。

運放: 虛短(第 71 節(jié))和虛斷(第 72 節(jié))是分析運放電路的兩把鑰匙。

應用: 同相 / 反相放大(第 73-74 節(jié))、電流采樣(第 77-82 節(jié),高端采樣是難點)。

電源設計(86-101 節(jié)):

線性電源: 恒流源設計(第 85-90 節(jié))。

開關電源(SMPS): 這是重點中的重點。

理解 BUCK(降壓,第 95 節(jié))和 BOOST(升壓,第 98 節(jié))拓撲。

關鍵參數(shù): 電感飽和電流選擇(第 99 節(jié))、續(xù)流二極管作用(第 96 節(jié))。

電荷泵(第 100-101 節(jié))用于產生負壓或低成本升壓。

第四階段:系統(tǒng)級實戰(zhàn) —— 純硬件循跡小車(102-112 節(jié))

【目標】:將前面學的零散知識點串聯(lián)起來,完成一個完整的工程項目。

系統(tǒng)整合: 這部分不再講單個器件,而是講如何把傳感器、電機驅動、電源組合在一起。

電機驅動: 理解 H 橋或三極管驅動電機的邏輯(第 103、106 節(jié))。

電源管理: 小車運行時電機電流波動大,如何設計電源電路保證系統(tǒng)不復位(第 110-111 節(jié))。

第五階段:PCB 設計與工程化落地(113-122 節(jié))

【目標】:從 “電路圖” 變成 “實物電路板”,掌握 EDA 軟件操作和 Layout 規(guī)則。

封裝繪制: 原理圖封裝(邏輯連接)與 PCB 封裝(物理尺寸)的區(qū)別(第 113-115 節(jié))。

Layout 實戰(zhàn): 布局(第 119 節(jié))決定性能,布線(第 120 節(jié))決定成敗。

后處理: 鋪銅(第 121 節(jié),散熱與抗干擾)、DRC 檢查(第 122 節(jié),出廠前的最后把關)。

💡 給新手的學習建議

不要只看不練: 硬件是實驗科學。建議準備一個面包板和一套萬用表,學到電阻電容時,親手搭一個濾波電路測一下波形。

重點攻克電源: 目錄中第 95 節(jié)(BUCK 拓撲)和第 98 節(jié)(BOOST 拓撲)是分水嶺。很多初級硬件工程師卡在電源設計上,這部分建議多看幾遍視頻,甚至動手畫一個 PCB 板子試試。

重視 “寄生” 參數(shù): 第 55 節(jié)(MOS 寄生電容)、第 56 節(jié)(MOS 寄生二極管)、第 22 節(jié)(電感反電動勢)。教科書往往忽略這些,但在真實工程中,這些 “寄生” 特性往往決定了電路的成敗。

循序漸進: 第 1-26 節(jié)如果學不明白,后面的半導體器件就會像看天書。如果在學習三極管 / MOS 管時感到吃力,可以回頭復習一下二極管的 PN 結原理。


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