阶段学习路径:信号方向硬件技术
说明
仅作为学习路径参考,鼓励进一步探索和学习。
以下内容并非绝对按顺序学习,可以按照自己的兴趣灵活调整。
考虑到任何方向的赛题都离不开硬件电路的设计,且硬件与软件存在高度协同的关系,建议软件方向的同学也可以了解一下相关内容。(重点是电路的非理想性、具体功能、上下限等)。
硬件的理论学习比较枯燥,建议理论学习和仿真、实践同步进行。
不要学着去骗人,AEDL并不盛产骗子和奸商。
硬件不管是学习过程还是正式比赛建议:PCB>覆铜板>洞洞板>>面包板;AEDL不管是日常练习、培训练习or正式比赛 严禁使用面包板制作模拟电路!不要拿着你的面包板去找学长学姐看电路。
使用任何芯片前,请先看芯片手册。
完成学习后可以尝试做23年综合测评的题目,建议单人完成;后续可以尝试找一道往年的校赛题目,建议组队完成,组队建议两软一硬or一软一硬一综合。
在任何地方提问前请阅读《提问的智慧》,学会提问。
让我们开始探索电子的世界吧。
前置知识
知道什么是电压、电流、功率、能量
知道电路的基础分析方法:如基尔霍夫定律、齐次定理和叠加定理、戴维南等效定理和诺顿定理
了解常见基础元器件的特性和电流电压关系
学习了解阻抗的概念,以及常见元器件的阻抗
学习了解相量法,会用相量法分析电路
了解品质因数、频率响应、传递函数的概念
基础理论知识学习路径
运放相关
运放的原理:模型、电压传输特性、虚短、虚断
此处强烈建议学习 谢楷老师《现代电子系统工程设计》PPT的353-359页
由集成运放构成的基本电路:
运算电路:
同相比例放大器、反向比例放大器、加法器、减法器;
积分器、微分器;
V/I变换、I/V变换;
此处建议学习西电出版社《模拟电子电路及技术基础》第二版的第23-42页
另外建议结合multisim进行电路仿真从而更好得理解相关知识以及信号的变换。
信号处理电路:
一阶、二阶的低通滤波器、高通滤波器、带通滤波器 (拓扑:sallen key 、MFB);
带阻滤波器;
全通滤波器(移相器);
状态变量滤波器(有兴趣的话);
此处建议学习西电出版社《模拟电子电路及技术基础》第二版的第42-57页
另外建议结合multisim进行电路仿真从而更好得理解相关知识以及信号的变换。
建议将相关电路绘制PCB或者焊接洞洞板 (使用直插运放),并尝试换用几种指标参数的运放来体会运放非理想参数
比较电路:
电压比较器、过零比较器;
迟滞比较器;
双门限比较器;
此处建议学习西电出版社《模拟电子电路及技术基础》第二版的第42-57页
信号源电路:
方波:驰张振荡器、比较器、NE555定时器;
正弦波:RC振荡电路;
其它波形:利用前面的电路由方波和正弦波进行波形变换而来;
此处建议学习杨建国老师《新概念模拟电路》源电路系列书籍以及相关视频 。
此处电路仅适用于频率为30k以下的,后续需要使用更高频率时,建议用软件驱动DDS或者DAC来对信号进行产生和控制。
检波电路:
峰值检波电路;
相敏检波电路;
此处建议学习峰值检波电路的作用和原理_最简单的峰值检波电路-电子发烧友网
另外建议结合实际电路从而更好得理解相关知识,multisim对此的仿真并不准确。
运放的非理想特性
输入失调电压;
输入偏置电流;
开环增益和带宽;
压摆率;
此处建议学习谢楷老师《现代电子系统工程设计》的第四讲4.5.2
另外建议结合multisim进行电路仿真,最好可以对同一电路更换不同参数的芯片 横向对比 ,从而有更好的理解。
电源相关
信号题中电源相关只需要考虑供电即可,一般不考虑效率
降压电路
buck电路
直接使用成品电源芯片就好
但是建议最好了解一些DCDC相关的知识
LDO
给一些精密运放供电
一般Imax 是几百毫安
升压电路
boost
可以直接购买成品模块,对此需求不高
其它部分
其实到这里电赛硬件相关的基础知识已经差不多了,剩余的就需要学习信号和测量系统的整体结构和原理了
PCB设计与绘制指南
PCB设计相关
在此事先说明,为方便各种模块的通用,我们指定一下设计规范
电源端子:必须使用XH2.54型接口,从缺口看,左正右负中间地;并且电源处应加入LED指示电路;
信号端子:如使用XH2.54型接口,从缺口看,左信号右地;后期建议使用SMA端子;
所有PCB板子正面需要写明模块功能;背面注明 自己的学号/姓名;
PCB绘制软件为:立创EDA专业版网页版;
若无功率或精度需求,PCB上 所有阻容LED都为0603封装;
PCB绘制相关
具体内容参见谢楷老师《现代电子系统工程设计》第五、六讲
也可以看看ADI或者TI推出的相关教程
学习到这里,恭喜你已经推开了电子设计的大门了,祝在电子的世界过得开心
附录:
推荐学习资料
《模拟电子电路及技术基础》第二版 西安电子科技大学出版社
《现代电子系统工程设计》PPT 谢楷
这个PPT上可以解决90%的电赛硬件相关问题
TI、ADI的各个芯片的数据手册、应用手册以及发布的其它资料
强推,很详细,很工程
《新概念模拟电路》杨建国 西安交通大学电工电子中心
当成字典用,别第一页开始仔细研读,挺厚的
《你好,放大器》杨建国 西安交通大学
《微弱信号检测》高晋占 清华大学出版社
《测试信号处理与分析》朱明武 北京航空航天大学出版社
《实用电子元器件与电路基础》Paul Scherz Simon Monk 电子工业出版社
当成字典用,别第一页开始仔细研读,挺厚的
电赛硬件的东西比较少,学完趁早转软。
学习时尽量不要拘于电赛,可以多玩一玩其它有趣的、自己感兴趣的东西。