电子工程师速成视频教程 电子技术入门篇之一

电子技术入门篇之一

电子技术入门知识

“电子技术无处不在”，小到身边的随身听，大到“神舟飞船”，无一不闪现着电子技术的身影。电子技术应用于社会的众多领域，根据应用领域的不同，电子技术可分为家庭消费电子技术（如电视机）、通信电子技术（如移动电话）、工业电子技术（如变频器）、机械电子技术（如智能机器人控制系统）、医疗电子技术（如 B 超机）、汽车电子技术（如汽车电气控制系统）、消费数码电子技术（如数码相机）和军事科技电子技术（如导弹制导系统）等。电子工程师是指从事各类电子产品和信息系统研究、教学、产品设计、科技开发、生产和管理等工作的高级工程技术人才。电子工程师一般分为硬件电子工程师和软件电子工程师，其中硬件电子工程师主要负责运用各种电子工具进行电子产品的装配、测试和维修等工作，其工作是技术与手动操作的结合；软件电子工程师主要负责分析、设计电路图，制作印制电路板（PCB），以及对嵌入式系统（如单片机）进行编程等工作。为了让读者能够轻松快速地进入电子工程师行列，我们推出了“电子工程师自学速成”丛书，该丛书的分为“入门篇”、“提高篇”和“设计篇”3本，各书内容说明如下。《电子工程师自学速成——入门篇》的内容包括电子技术入门基础、电子元器件（电阻器、电容器、电感器、变压器、二极管、三极管、光电器件、电声器件、晶闸管、场效应管、IGBT、继电器、干簧管、显示器件、贴片元器件、集成电路和传感器）、基础电子电路、收音机与电子产品的检修、电子测量基础、指针万用表、数字万用表、信号发生器、毫伏表、示波器、频率计和扫频仪等。《电子工程师自学速成——提高篇》的内容包括模拟电路和数字电路两大部分，其中模拟电路部分的内容有电路分析基础、放大电路、放大器、谐振电路、滤波电路、振荡器、调制电路、解调电路、变频电路、反馈控制电路、电源电路和晶闸管电路，数字电路部分的内容有数字电路基础、门电路、数制、编码、逻辑代数、组合逻辑电路、时序逻辑电路、脉冲电路、D/A转换器、A/D转换器和半导体存储器。《电子工程师自学速成——设计篇》的内容包括单片机技术和Protel电路绘图设计两大部分，其中单片机技术部分的内容有单片机入门、单片机硬件原理、单片机的开发过程、单片机编程、中断技术、定时器/计数器、串行通信技术和接口技术Protel电路绘图设计部分的内容有Protel软件入门、设计电路原理图、制作新元件、手工设计PCB、自动设计PCB和制作新元件封装。“电子工程师自学速成”丛书主要有以下特点。◆ 基础起点低。读者只需具有初中文化程度即可阅读本套丛书。◆ 语言通俗易懂。书中少用专业化的术语，遇到较难理解的内容用形象的比喻说明，尽量避免复杂的理论分析和烦琐的公式推导，使得图书阅读起来十分顺畅。◆ 内容解说详细。考虑到自学时一般无人指导，因此在本套丛书编写过程中对书中的知识和技能进行了详细解说，让读者能轻松理解所学内容。◆ 采用图文并茂的表现方式。书中大量采用读者喜欢的直观形象的图表方式表现内容，使阅读变得非常轻松，不易产生阅读疲劳。◆ 内容安排符合认知规律。图书按照循序渐进、由浅入深的原则来确定各章节内容的先后顺序，读者只需从前往后阅读图书，便会水到渠成。◆ 突出显示知识要点。为了帮助读者掌握书中的知识要点，书中用阴影和文字加粗的方法突出显示知识要点，指示学习重点。

导体对电流的阻碍称为该导体的电阻，电阻通常用字母“R”表示，电阻的单位为欧姆（简称欧），用“Ω”表示，比欧姆大的单位有千欧（kΩ）、兆欧（MΩ），它们之间的换算关系为

导体的电阻计算公式为

在上式中，L为导体的长度（单位：m），S为导体的横截面积（单位：m2），ρ为导体的电阻率（单位：Ω·m）。不同的导体，ρ 值一般不同。表 1-1 列出了一些常见导体的电阻率（20 时）。在长度L和横截面积S相同的情况下，电阻率越大的导体其电阻越大，例如，L、S相同的铁导线和铜导线，铁导线的电阻约是铜导线的 5.9 倍。由于铁导线的电阻率较铜导线大很多，所以为了使负载得到较大电流以及减小供电线路的损耗，供电线路通常采用铜导线。表1-1 一些常见导体的电阻率（20 时）

导体的电阻除了与材料有关外，还受温度影响。一般情况下，导体温度越高电阻越大，例如常温下灯泡（白炽灯）内部钨丝的电阻很小，通电后钨丝的温度升到1 000 以上，其电阻急剧增大；导体温度下降电阻减小，某些金属材料在温度下降到某一值时（如-109 ），电阻会突然变为0Ω，这种现象称为超导现象，具有这种性质的材料称为超导材料。

电位、电压和电动势对初学者来说较难理解，下面通过图 1-4 所示的水流示意图来说明这些术语。首先来分析图1-4中的水流过程.

水泵将河中的水抽到山顶的A处，水到达A处后再流到B处，水到B处后流往C处（河中），然后水泵又将河中的水抽到A处，这样使得水不断循环流动。水为什么能从A处流到B处，又从B处流到C处呢？ 这是因为A处水位较B处水位高，B处水位较C处水位高。要测量A处和B处水位的高度，必须先要找一个基准点（零点），就像测量人的身高要选择脚底为基准点一样，这里以河的水面为基准（C处）。AC之间的垂直高度为A处水位的高度，用HA表示；BC之间的垂直高度为B处水位的高度，用HB表示。由于A处和B处水位高度不一样，它们存在着水位差，该水位差用 HAB表示，它等于 A 处水位高度 HA与 B 处水位高度 HB之差，即HAB=HA-HB。为了让A处源源不断有水往B、C处流，需要水泵将低水位的河水抽到高处的A点，这样做水泵是需要消耗能量的（如耗油）。1．电位电路中的电位、电压和电动势与上述水流情况很相似。如图 1-5 所示，电源的正极输出电流，流到A点，再经R1流到B点，然后通过R2流到C点，最后流到电源的负极。与图1-4所示水流示意图相似，图1-5所示电路中的A、B点也有高低之分，只不过不是水位，而称为电位，A点电位较B点电位高。为了计算电位的高低，也需要找一个基准点作为零点，为了表明某点为零基准点，通常在该点处画一个“⊥ ”符号，该符号称为接地符号，接地符号处的电位规定为0V，电位单位不是米（m），而是伏特（简称伏），用“V”表示。在图1-5所示电路中，以C点为0V（该点标有接地符号），A点的电位为3V，表示为VA=3V；B点电位为1V，表示为VB=1V。

图1-6 电路的3种状态

1．通路图1-6（a）所示电路处于通路状态。电路处于通路状态的特点有：电路畅通，有正常的电流流过负载，负载正常工作。2．开路图1-6（b）所示电路处于开路状态。电路处于开路状态的特点有：电路断开，无电流流过负载，负载不工作。3．短路图1-6（c）所示电路处于短路状态。电路处于短路状态的特点有：电路中有很大电流流过，但电流不流过负载，负载不工作。由于电流很大，电源和导线很容易被烧坏。

1．接地接地在电子电路中应用广泛，电路中常用图1-7所示的符号表示接地和接机壳。为了便于初学者理解，本书将接地和接机壳统一成接地来说明。在电子电路中，接地的含义不是表示将电路连接到大地，而是有以下的意义。① 在电路中，接地符号处的电位规定为 0V。在图1-8（a）所示电路中，A 点标有接地符号，规定A点的电位为0V。② 在电路中，标有接地符号的地方都是相通的。图1-8（b）所示的两个电路，虽然从形式上看不一样，但电路的实际连接是一样的，故两个电路中的灯泡都会亮。

图1-7 接地和接机壳符号

图1-8 接地符号含义说明图

2．屏蔽在电子设备中，为了防止某些元器件和电路工作时受到干扰，或者为了防止某些元器件和电路在工作时产生信号干扰其他电路的正常工作，通常对这些元器件和电路采取隔离措施，这种隔离称为屏蔽。屏蔽常用图1-9所示的符号表示。屏蔽的具体做法是用金属材料（称为屏蔽罩）将元器件或电路封闭起来，再将屏蔽罩接地。图 1-10所示为带有屏蔽罩的元器件和导线，外界干扰信号无法穿过金属屏蔽罩干扰内部的元器件和电路。

图1-10 带有屏蔽罩的元器件和导线

欧姆定律是电子技术中的一个最基本的定律，反映了电路中电阻、电流和电压之间的关系。欧姆定律的内容是：在电路中，流过电阻的电流I的大小与电阻两端的电压U成正比，与电阻R的大小成反比，即

也可以表示为U=IR和

为了更好地理解欧姆定律，下面以图1-11所示的几种形式为例加以说明

1-11 欧姆定律的几种形式图示

在图1-11（a）中，已知电阻R=10Ω，电阻两端的电压UAB=5V，那么流过电阻的电流

在图1-11（b）中，已知电阻R=5Ω，流过电阻的电流I=2A，那么电阻两端的电压UAB=I·R=2A× 5Ω=10V。在图 1-11（c）中，已知流过电阻的电流 I=2A，电阻两端的电压 UAB=12V，那么电阻的大小

下面以图1-12所示的电路为例来说明欧姆定律的应用。

图1-12 欧姆定律的应用说明图

在图 1-12 所示的电路中，电源的电动势 E=12V，它与 A、D 之间的电压 UAD相等，3 个电阻R1、R2、R3串接起来，可以相当于一个电阻R，R=R1+R2+R3=2Ω+7Ω+3Ω=12Ω。知道了电阻的大小和电阻两端的电压，就可以求出流过电阻的电流I了。

求出了流过R1、R2、R3的电流I，并且它们的电阻大小已知，就可以求出R1、R2、R3两端的电压UR1（UR1实际就是A、B两点之间的电压UAB）、UR2和UR3了。

从上面可以看出 UR1+UR2+UR3=UAB+UBC+UCD=UAD=12V

在图1-12中如何求B点电压呢？ 首先要明白：在电路中，某点电压指的是该点与地之间的电压，所以B点电压UB实际就是电压UBD，求UB有以下两种方法。方法一 UB=UBD=UBC+UCD=UR2+UR3=7V+3V=10V方法二 UB=UBD=UAD-UAB=UAD-UR1=12V-2V=10V

1．电功电流流过灯泡，灯泡会发光；电流流过电炉丝，电炉丝会发热；电流流过电动机，电动机会运转。可见电流流过一些用电设备时是会做功的，电流做的功称为电功。用电设备做功的大小不但与加到用电设备两端的电压及流过用电设备的电流有关，而且与通电时间长短有关。电功可用下面的公式计算式中，

W表示电功，单位为焦（J）；U表示电压，单位为伏（V）；I表示电流，单位为安（A）；t表示时间，单位为秒（s）。2．电功率电流需要通过一些用电设备才能做功，为了衡量这些设备做功能力的大小，引入一个电功率的概念。电功率是指单位时间里电流通过用电设备所做的功。电功率常用 P 表示，单位为瓦（W），此外还有千瓦（kW）和毫瓦（mW），它们之间的换算关系是

电功率的计算公式是 P=UI

根据欧姆定律可知U=I·R，

所以电功率还可以用以下公式来表示

举例：在图1-13所示电路中，灯泡两端的电压为220V（它与电源的电动势相等），流过灯泡的电流为 0.5A，求灯泡的电功率、电阻和灯泡在10s内所做的功。

图1-13 电功率计算例图

灯泡的电功率 P=UI=220V×0.5A=110W

灯泡的电阻

灯泡在10s做的功 W=Pt=UIt=220V×0.5A×10s=1 100J

这里要补充一下，电功的单位是焦耳（J），但在电学中还常用另一个单位——千瓦时（kW·h）来表示，千瓦时也称度。1kW·h=1度，千瓦时与焦耳的关系是

1kW·h可以这样理解：一个电功率为100W的灯泡连续使用10h消耗的电功为1kW·h，即消耗1度电。3．焦耳定律电流流过导体时导体会发热，这种现象称为电流的热效应。电热锅、电饭煲和电热水器等都是利用电流的热效应来工作的。

英国物理学家焦耳通过实验发现：电流流过导体，导体发出的热量与导体流过的电流、导体的电阻和通电的时间有关。这个关系用公式表示就是

式中，Q 表示热量，单位为焦耳（J）；R 表示电阻，单位为欧姆（Ω）；t 表示时间，单位为秒（s）。该定律说明：电流流过导体产生的热量，与电流的平方、导体的电阻及通电时间成正比。由于这个定律除了由焦耳发现外，俄国科学家楞次也通过实验独立发现，故该定律又称焦耳-楞次定律。举例：某台电动机的额定电压是220V，线圈的电阻为0.4Ω， 当电动机接220V的电压时，流过的电流是3A，求电动机的电功率和线圈每秒钟发出的热量。

电动机的电功率 P=U·I=220V×3A=660W电动机线圈每秒钟发出的热量 Q=I2Rt=32A×0.4Ω×1s=3.6J

电阻是电路中应用最多的一种电子元器件，在一个电路中往往同时使用多个电阻。电阻的连接方式可分为串联、并联和混联3种。

两个或两个以上的电阻头尾相接连在电路中，称为电阻的串联。电阻的串联如图1-14所示。

图1-14 电阻的串联

电阻串联电路的特点有以下几个。① 流过各串联电阻的电流相等，都为I。② 电阻串联后的总电阻增大，总电阻等于各串联电阻之和，即

③ 总电压等于各串联电阻上电压之和，即

④ 电阻越大，两端电压越高，因为R1<R2，所以UR1<UR2。在图1-14所示的电路中，两个串联电阻上的总电压U等于电源的电动势，即U=E=6V；电阻串联后总电阻R=R1+R2；流过各电阻的电流

；电阻R1两端的电压UR1=I·R1=0.5A×5Ω=2.5V，电阻R2两端的电压UR2=I·R2=0.5A×7Ω=3.5V。

两个或两个以上的电阻头头相接、尾尾相接连接在电路中，称为电阻的并联。电阻的并联如图1-15所示。

图1-15 电阻的并联

电阻并联电路的特点有以下几个。① 并联电阻两端的电压相等，即

③ 电阻并联总电阻减小，总电阻的倒数等于各并联电阻的倒数之和，即

该式子可变形为

④ 在并联电路中，电阻越小，流过电阻的电流越大，因为R1<R2，所以I1>I2。在图 1-15 所示电路中，并联电阻 R1、R2两端的电压相等，UR1=UR2=U=6V；流过 R1的电流

，流过 R2的电流

总电流 I=I1+I2=1A+0.5A=1.5A；R1、R2并联总电阻

。

一个电路中的电阻连接方式既有串联又有并联时，称为电阻的混联，如图1-16所示。

图1-16 电阻的混联

对于电阻混联电路总电阻可以这样求：先求并联电阻的总电阻，然后再求串联电阻与并联电阻的总电阻之和。在图 1-16 所示电路中，并联电阻 R3、R4的总电阻为

电路的总电阻

想想看，如何求图1-16中总电流I，R1两端电压UR1，R2两端电压 UR2，R3两端电压 UR3和流过 R3、R4的电流I3、I4的大小。

下期就是交流电和直流电

【电子工程师故事】开局零基础，电子工程师是怎样练成的

就当在TL有条不紊的开展工作，就当一切都往好的方面发展时，2019年发生了两件对市场产生深远影响的事情彻底打乱了公司的发展。

一个是中美贸易战，另一个是新冠疫情，特别是新冠疫情的出现一下子扰乱了全球经济，再加上贸易战美国的关税政策叠加，直接对企业造成了暴击伤害。

在新冠刚发生的几年是人心惶惶的，日防夜防，担心哪天不小心被感染隔离了。工厂在确保了在疫情期间顺利开工生产后，又迎来了一连串的涨价。

先是各种原材料的拼命涨价， 铝、铜、锡，金属、塑料等原材料都开始了涨价。

原材料涨，原材料涨完，芯片涨；在2020-2021的芯荒期，进口的、国产的芯片都涨了个遍，一天一个价，晶圆涨、封测涨、芯片涨，全电子产业链进入“萝卜蹲”涨价模式，就如有些最常规的STM32 那段时间也被炒了十倍以上价格。IC涨价的同时也造就了一大批人暴富。

芯荒期，高价值的芯片甚至一度有人为其铤而走险！

芯片涨，芯片涨完，船运涨；在2020到2022那段时间，从中国东部沿海港口到美国西海岸的20英尺标准集装箱货柜运价不断上涨，从以前的1000美元上涨至10000美元，最高时曾达到15000美元 ，货运价格整整翻了10倍以上。

船运涨的同时货柜也是一柜难求，产品做好了，没有货柜出货也只能在仓库堆放，仓库堆满了又要去外面租仓库来进行存放。据说某同行为了顺利出货，把货从广东拉去浙江，却不想还是出不去，硬是又拉了回来。

为了解决运费高昂问题，公司也是绞尽了脑汁，新产品全部采用最小的包装尺寸，尽量KD拆散包装，就连旧产品也全部翻了出来，都在研究如何缩小包装，降低运费成本，苦逼了当时的包装工程师。

和一系列涨价影响比起来，影响最大的还是订单的不足，订单的不足原因有很多；最主要原因还是全球经济受到影响，消费者购买力下降，另外美国关税政策一定程度削弱了中国产品的竞争力。

订单的不足就会使得市场竞争越发激烈，甚至出现内耗，或者说内卷；很多企业为了生存下去，不得不降价接单，甚至亏钱接单，以留住客户。

在经济动荡的这几年，欧美也出台各种政策，企图重振本国制造业；2023年初时，某个项目进行到一半时，被美国客户通知暂停，原因是他们打算把项目给到美国本土的供应商做了。在这过程中美国政府也出台了各种政策针对中国制造业进行打压，最后我们也收到了美国客户的明确要求：要求和他们合作的工厂需要在中国以外的地方有工厂。除了关税的成本影响，客户也担心中美关系带来的更多不确定性影响。（也有可能在响应美国政府对中国制造业的打压政策）

为了生存，为了规避美国关税政策，为了和客户达成良好合作关系，我们公司也在2023年筹备了越南开厂的工作。其实在2020-2023年期间，在我们行业中就充溢着各种东南亚开厂的消息了，今天XX公司在越南开厂了，明天XX公司又说在泰国开厂；产业链外移，感觉变成了常态，目的只有一个：为了企业能顺利接单，顺利发展。

在动荡的环境下，2022年公司订单开始出现了断崖式下降，去到2023年5月那段时间，因订单严重不足，老板甚至发出了：“公司不知道能否撑过今年” 的言论。

在这过程中，老板也对公司进行了各种改革；先是开除了一部分关键岗位上工作不积极的员工， 接着把表现不好的车间负责人、部门负责人都进行开除撤换了，后面连总经理都换了几轮，最后为了降本把全部管理层的福利待遇取消，降薪降级，分红奖金等也都取消了。

一些列措施下来，并无取得明显成效，反而导致了公司的人心惶惶、怨声载道。那时候公司大部分管理层的收入都减少了30%以上时，公司上下都弥漫着一股凉意；很多员工都深刻地体会到是什么是心凉或者说是现实：员工和公司只是雇佣关系，不管愿不愿意，降薪都是公司说了算。心凉的原因除了降薪，更多的是老板对员工的态度也发生了变化，感觉双方间的关系只剩下利益可以维持了。

在2023年的下半年，行情得到了好转，订单开始慢慢恢复，老板重新开会后恢复了部分的年终奖，对于降薪降职的还是照样执行，工资还是降了，也回不到以前了。

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小结

在疫情那几年，全球经济、行业状况、公司情况都发生了很大变化，很多外贸企业也经历了：开始担心没订单（疫情开始），接着担心订单生产不出来（疫情隔离），后面担心订单亏本（物料涨价），再后面是担心订单发不出去（航运费飙涨）， 最后面发觉真的没订单了，这些辛酸的心路历程。

在经历了公司的一些变革和一系列事情后，自己的心态也莫名的发生了变化，曾经自己也天真以为可以通过努力给公司带来些改变，后面发觉一家企业由前端业务销售、工程研发，到中间生产总装各环节，再到后端品质管理涉及的专业面和管理面实在太多太多了，自己一个小小的工程师并不能改变太多。

既然改变不了，就只能默默接受了。由于这几年行情不好，新项目不多，自己这边工作也慢慢闲下来了，于是干脆选择了躺平了，就是感觉有点太安逸了，或者太颓废了。

在躺平了一段时间后，也开始明白“生于忧患死于安乐”的道理，太过安逸的工作状态，也很大程度上阻碍了自己的成长发展了；于是有了打算跳槽，换个新平台重新发展的想法了。

在网上看招聘信息过程中，开始意识到了自身的问题所在：作为电子工程师，依靠的是专业的技术能力，而在TL这几年虽然各方面都得到的很大提升，但更多的是往产品设计，管理及其他方面的提升，在自己依赖的电子技术水平上，并无太多明显提升。

就如同一名剑客，在被朝廷招安了几年后，想再重出江湖时，才突然发觉，自己的剑不知什么时候开始变慢了！

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