阶段学习路径:信号方向硬件技术

说明

  1. 仅作为学习路径参考,鼓励进一步探索和学习。

  2. 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。

  3. 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)。

  4. 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。

  5. 不要学着去骗人,AEDL并不盛产骗子和奸商。

  6. 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。

  7. 使用任何芯片前,请先看芯片手册。

  8. 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。

  9. 在任何地方提问前请阅读《提问的智慧》,学会提问。

  10. 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:
  • 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

  1. 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;

  2. 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;

  3. 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;

  4. PCB绘制软件为:立创EDA专业版网页版;

  5. 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

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。


阶段学习路径:信号方向硬件技术
作者
q不是9
发布于
2025年10月29日
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