電子原理圖（Schematic Diagram）是電路設計的基礎，理解電子元器件和集成電路（IC）的作用，是畫好原理圖的關鍵。 本專欄將系統講解 電子元器件分類、常見 IC、電路設計技巧，幫助你快速掌握電子電路設計！
以下是一些常用的電子元器件。
電子元器件分類
電子元器件可分為 無源器件（RLC） 和 有源器件（半導體器件、IC）。
1. 無源元件
| 元件 | 符號 | 作用 | 典型型號 |
|---|---|---|---|
| 電阻（R） | 🔲 | 分壓、限流 | 1kΩ、10kΩ、4.7kΩ |
| 電容（C） | 🏺 | 濾波、耦合、儲能 | 100nF、10μF |
| 電感（L） | 🌀 | 濾波、儲能 | 1mH、10μH |
| 變壓器 | 🔄 | 電壓變換 | EI 變壓器 |
📌 電阻用于分壓、電流限制，電容用于濾波，電感用于儲能和抗干擾。
2. 有源元件
📍 1?? 二極管（Diode）
| 類型 | 符號 | 作用 | 典型型號 |
|---|---|---|---|
| 整流二極管 | ?? | 交流 → 直流 | 1N4007（普通整流），1N5819（肖特基） |
| 穩壓二極管 | ?? | 電壓穩定 | 3.3V、5.1V Zener |
| 發光二極管（LED） | 💡 | 指示燈、顯示 | 紅、綠、藍 LED |
📌 二極管的核心作用是單向導電，肖特基二極管適用于高頻整流。
📍 2?? 晶體管（BJT / MOSFET）
| 類型 | 符號 | 作用 | 典型型號 |
|---|---|---|---|
| NPN 晶體管 | 🔺 | 放大、開關 | 2N3904、BC547 |
| PNP 晶體管 | 🔻 | 放大、開關 | 2N3906、BC557 |
| N 溝道 MOSFET | 📈 | 開關、電源控制 | IRF540、2N7002 |
| P 溝道 MOSFET | 📉 | 高端開關 | IRF9540 |
📌 BJT（雙極型晶體管）用于放大，MOSFET 適用于功率開關。
📍 3?? 集成電路（IC）
| 類型 | 作用 | 典型型號 |
|---|---|---|
| 運算放大器（Op-Amp） | 信號放大 | LM358、TL072 |
| 邏輯門（Logic IC） | 邏輯控制 | 74HC系列 |
| 定時器（Timer） | 產生脈沖 | NE555 |
| 穩壓芯片（LDO / DC-DC） | 穩定電壓 | 7805（5V）、AMS1117（3.3V） |
| 單片機（MCU） | 控制系統 | STM32、ATmega328P |
| 通信芯片 | 協議轉換 | MAX485（RS485）、ESP8266（WiFi） |
📌 IC 是電路的核心，選型時要注意電壓、功耗、封裝等參數。
一. 按鍵
上圖的這個矩陣按鍵的軟鍵盤怎么去確定這個鍵盤的行與列呢？
1、萬用表的檔位打在蜂鳴器檔；
2、萬用表的一端放在接口pin腳，按下數字按鍵“1”，另一端逐個的測其他pin腳。發聲則一端是行，一端是列；
3、萬用表一端仍然不動，而這次按下數字鍵"5",另一端逐個接觸，如果有發聲，則說明萬用表不動的那端為列；
矩陣鍵盤的掃描原理為，先讓三個橫行或者三個豎列輸出高電平，另外三個為輸入模式，若掃描到高電平，則表示該行或該列有按鍵按下，接著切換輸入輸出，掃描另外三個，得到另外的坐標，由此確定按鍵按下的位置。
二. 電阻
作用：限流，分壓
電阻，它是導體的一種基本性質，與導體的尺寸、材料、溫度有關。
歐姆定律: I = U/R
電阻的基本單位Ω，還有千歐kΩ，兆歐MΩ，毫歐mΩ
壓敏電阻（Varistor）：
是一種具有瞬態電壓抑制功能的元件，可以用來代替瞬態抑制二極管、齊納二極管和電容器的組合，壓敏電阻器可以對IC及其它設備的電路進行保護，防止因靜電放電、浪涌及其它瞬態電流（如雷擊等）而造成對它們的損壞；
使用時只需將壓敏電阻器并接于被保護的IC或設備電路上，當電壓瞬間高于某一數值時，壓敏電阻器阻值迅速下降，導通大電流，從而保護IC或電器設備；當電壓低于壓敏電阻器工作電壓值時，壓敏電阻器阻值極高，近乎開路，因而不會影響器件或電器設備的正常工作。
熱敏電阻：
是一種傳感器電阻，其電阻值隨著溫度的變化而改變。按照溫度系數不同分為正溫度系數熱敏電阻和負溫度系數熱敏電阻，正溫度系數熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而增大，負溫度系數熱敏電阻器的電阻值隨溫度的升高而減小，它們同屬于半導體器件。
光敏電阻：
常用的制作材料為硫化鎘，另外還有硒、硫化鋁、硫化鉛和硫化鉍等材料，這些制作材料具有在特定波長的光照射下，其阻值迅速減小的特性，這是由于光照產生的載流子都參與導電，在外加電場的作用下作漂移運動，電子奔向電源的正極，空穴奔向電源的負極，從而使光敏電阻器的阻值迅速下降。
RPot是數字電位器元件。數字電位器（DigitalPotenTIometer）亦稱數控可編程電阻器，是一種代替傳統機械電位器（模擬電位器）的新型CMOS數字、模擬混合信號處理的集成電路。
三. 電容
特性：阻直流，通交流
作用：存儲電荷
電容符號：C，單位是法拉F
三個參數重要參數，分別是耐壓、耐溫和容量
四. 電感
電感用字母L表示
電感的單位是H
單位的換算關系 1H=1000mH 1mH=1000uH 1uH=1000nH
電感特性：通直流，阻交流
按照封裝形式分：貼片電感和插件電感
按照頻率分:高頻電感、中頻電感和低頻電感
按照用途分：震蕩電感、隔離電感、濾波電感等等
電感和電容的濾波有什么不同？
電感通直流阻交流,電流不突變；電容隔直通交，電壓不突變。
電感的阻抗與頻率成正比，電容的阻抗與頻率成反比。所以電感可以阻扼高頻通過，電容可以阻扼低頻通過。二者適當組合，就可過濾各種頻率信號。如在整流電路中，將電容并在負載上或將電感串聯在負載上，可濾去交流紋波。
電容濾波屬電壓濾波，是直接儲存脈動電壓來平滑輸出電壓，輸出電壓高，接近交流電壓峰值；適用于小電流，電流越小濾波效果越好；
電感濾波屬電流濾波，是靠通過電流產生電磁感應來平滑輸出電流，通常輸出電壓低，低于交流電壓有效值；適用于大電流，電流越大濾波效果越好，電容和電感的很多特性是恰恰相反的；
能產生大小和方向都隨周期發生變化的電流叫振蕩電流，能產生振蕩電流的電路叫振蕩電路; 其中最簡單的振蕩電路叫LC回路。
上圖所示電路是單管半導體收音機電路，其中VT1為高頻半導體管，它是用來進行放大的，L1為天線線圈，它是在磁棒上用多股導線繞制而成的，L1與C1,C2組成并聯諧振電路，對磁棒天線接收到的無線電信號進行選頻，選出的信號由L1感應到L2，由VT1進行放大，放大了的信號送到L3,L3為一固定電感器，其作用是利用感抗阻止高頻信號進入耳機，而僅讓音頻信號通過。
五. 保險絲
按形式分:過電流保護和過熱保護保險絲
按熔斷速度分：特慢速、慢速、中速、快速、特快速
按是否可恢復：不可恢復保險和自恢復保險
六. 二極管
1.分類
按照半導體材料分:鍺二極管和硅二極管
按照不同用途分：檢流二極管、整流二極管、開關二極管、穩壓二極管
按照管芯結構分:點接觸型二極管、面接觸型二極管和平面型二極管
按照二極管的反向恢復時間分:普通二極管和快速二極管（肖特基二極管和快恢復二極管）
2.用途：
普通二極管通常用于檢波(從已調信號中檢出調制信號的過程，是調制的逆過程)
整流二極管用于功率的整流
開關二極管用于計算機脈沖控制的開關電路
穩壓二極管用于穩壓電路
發光二極管如LED二極管
橋式整流電路的工作原理：E2為正半周時，對D1和D3加正向電壓，D1和D3導通；D2和D4加反向電壓，D2和D4截止，電路構成了E2、D1、Rfz、D3回路，并在Rfz形成上正下負的半波整流電壓，如圖6A E2為負半周時，對D2和D4加正向電壓，D1和D3截止，電路構成了E2、D2、Rfz、D4回路，并在Rfz形成上正下負的另外半波整流電壓。
七. 三極管
按結構可將其分為NPN型和PNP型。
按材質分可以分為硅管和鍺管。
按照頻率分為低頻管和高頻管。
按照功率分為小功率、中功率和大功率管。
1、判斷集電極和發射極
將萬用表歐姆擋置"R×1k" 處,以NPN管為例,把紅表筆接在假設的集電極c上,黑表筆接到假設的發射極e上,并用手捏住b和c極(不能使b、c直接接觸 ),通過人體, 相當b、c之間接入偏置電阻, 讀出萬用表所示的阻值,然后將兩表筆反接重測; 若第一次測得的阻值比第二次小,說明原假設成立,因為c、e間電阻值小說明通過萬用表的電流大,偏置正常;
2、判斷類別（NPN型還是PNP型）
將萬用表歐姆擋置"R×1k"處,先假設三極管的某極為"基極",并把紅表筆接在假設的基極上,將黑表筆先后接在其余兩個極上,如果兩次測得的電阻值都很小(或約為幾百歐至幾千歐),則假設的基極是正確的,且被測三極管為NPN型管；如果兩次測得的電阻值都很大(約為幾千歐至幾十千歐),則假設的基極是正確的,且被測三極管為PNP型管; 如果兩次測得的電阻值是一大一小,則原來假設的基極是錯誤的,這時必須重新假設另一電極為"基極"，再重復上述測試;
八. MOS管
MOS管學名是場效應管，是金屬-氧化物-半導體型場效應管，屬于絕緣柵型。
不管是P溝道還是N溝道，兩線相交的地方就是S極
不管是P溝道還是N溝道，單獨引線的那端就是D極
不論是N溝道還是P溝道MOS管，G極電壓都是和S極電壓做比較;
N溝道: Ug > Us時導通，簡單認為 Ug = Us 時截止
P溝道: Ug<Us 時導通，簡單認為 Ug=Us 時截止
通常使用二極管來實現電路的單向導通而阻止反向導通，但是二極管導通時會有壓降，損失一部分電壓，而用MOS管時加合適的控制電壓令其飽和導通，幾乎沒有壓降
九. DC-DC
1、用于轉換電壓值，將高電壓轉換為低電壓或者將低電壓轉換為高電壓;
2、用于穩壓，使得輸出的電壓值穩定，適合于單片機或者PCB板的其它地方使用;
3、用于隔離，在一些需要隔離的電路中，起到隔離的作用;
4、轉換正負電壓，將正電壓轉換成負電壓給電路板供電;（78xx正電源，79xx負電源）
十. 晶振
晶振的作用是為系統提供基本的時鐘信號;
通常一個系統共用一個晶振，便于各部分保持同步;
有些通訊系統的基頻和射頻使用不同的晶振，而通過電子調整頻率的方法保持同步;
晶振通常與鎖相環電路配合使用，以提供系統所需的時鐘頻率;
如果不同子系統需要不同頻率的時鐘信號，可以用與同一個晶振相連的不同鎖相環來提供;
1、無源晶體——無源晶體需要用單片機內的振蕩器，在datasheet上有建議的連接方法。無源晶體沒有電壓的問題，信號電平是可變的，也就是說是根據起振電路來決定的，同樣的晶體可以適用于多種電壓，可用于多種不同時鐘信號電壓要求的單片機，而且價格通常也較低，因此對于一般的應用如果條件許可建議用晶體，這尤其適合于產品線豐富批量大的生產者; 無源晶體相對于晶振而言其缺陷是信號質量較差，通常需要精確匹配外圍電路（用于信號匹配的電容、電感、電阻等），更換不同頻率的晶體時周邊配置電路需要做相應的調整。
2、有源晶振 —— 有源晶振不需要單片機的內部振蕩器，信號質量好，比較穩定，而且連接方式相對簡單（主要是做好電源濾波，通常使用一個電容和電感構成的PI型濾波網絡，輸出端用一個小阻值的電阻過濾信號即可），不需要復雜的配置電路; 相對于無源晶體，有源晶振的缺陷是其信號電平是固定的，需要選擇好合適輸出電平，靈活性較差，而且價格高。
注意事項：
1、需要倍頻的單片機需要配置好PLL周邊配置電路，主要是隔離和濾波；
2、20MHz以下的晶體晶振基本上都是基頻的器件，穩定度好，20MHz以上的大多是諧波的（如3次諧波、5次諧波等等），穩定度差，因此強烈建議使用低頻的器件，畢竟倍頻用的PLL電路需要的周邊配置主要是電容、電阻、電感，其穩定度和價格方面遠遠好于晶體晶振器件；
3、時鐘信號走線長度盡可能短，線寬盡可能大，與其它印制線間距盡可能大，緊靠器件布局布線，必要時可以走內層，以及用地線包圍； 當非常低的電流通過IC晶振振蕩器時，如果線路太長，會使它對EMC、ESD與串擾產生非常敏感的影響。而且長線路還會給振蕩器增加寄生電容。
十一. 蜂鳴器
蜂鳴器在電路中用字母“H”或“HA”（舊標準用“FM”、“ZZG”、“LB”、“JD”等）表示;
分為源蜂鳴器和無源蜂鳴器（這里的源是指振蕩源，而不是電源）
上圖：有源蜂鳴器
BEEP接STM32的 IO，通過R59功率三極管S8050的基極b給高電平，發射極e接地，be結將導通，集電極c接負載接VCC3.3V，bc結也將導通，NPN三極管就處于飽和狀態，R59的作用就是用來限流，減小IO口輸出電流，而R61則是在防止IO浮空的狀態下蜂鳴器亂叫。
十二. 繼電器
繼電器是一種電控制器件，是當輸入量（激勵量）的變化達到規定要求時，在電氣輸出電路中使被控量發生預定的階躍變化的一種電器。它具有控制系統（又稱輸入回路）和被控制系統（又稱輸出回路）之間的互動關系。通常應用于自動化的控制電路中，它實際上是用小電流去控制大電流運作的一種“自動開關”。故在電路中起著自動調節、安全保護、轉換電路等。
十三. 光耦
光耦合器（英文縮寫為OC）亦稱光電隔離器或光電耦合器，簡稱光耦。它是以光為媒介來傳輸電信號的器件，通常把發光器（紅外線發光二極管LED）與受光器（光敏半導體管）封裝在同一管殼內。當輸入端加電信號時發光器發出光線，受光器接受光線之后就產生光電流，從輸出端流出，從而實現了“電—光—電”轉換。
它對輸入、輸出電信號有良好的隔離作用。
光耦以光信號為媒介來實現電信號的耦合與傳遞，輸入與輸出在電氣上完全隔離，具有抗干擾性能強的特點。對于既包括弱電控制部分，又包括強電控制部分的工業應用測控系統，采用光耦隔離可以很好地實現弱電和強電的隔離，達到抗干擾目的。但是，使用光耦隔離需要考慮以下幾個問題：
① 光耦直接用于隔離傳輸模擬量時，要考慮光耦的非線性問題；
② 光耦隔離傳輸數字量時，要考慮光耦的響應速度問題；
③ 如果輸出有功率要求的話，還得考慮光耦的功率接口設計問題。
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