单片机必学的20个经典电路
单片机必学的20个经典电路
单片机学习中，掌握一些经典电路是必不可少的。本文将介绍单片机学习中必学的20个经典电路，包括桥式整流电路和各种滤波器。这些电路知识是基础且重要的，对于单片机学习者来说具有很高的参考价值。
一、桥式整流电路
二极管特性：二极管的PN加正向电压，处于导通状态；加反向电压，处于截止状态。
1.半波整流电路
电路图：
半波整流电路是一种最简单的整流电路。它由电源变压器T、整流二极管VT和负载电阻R组成。变压器把输入电压u1（多为220V）变换为所需要的交变电压u2，VT再把交流电变换为脉动直流电。
2.桥式整流电路
电路图
输入与输出电压波形比较：
原理分析
当u2＞0时，D1、D3导通，D2、D4截止，电流通路：A→D1→RL→D3→B
当u2＜0时，D2、D4导通，D1、D3截止，电流通路：B→D2→RL→D4→A
拓展
在进行整流后，可在后面加上电容电阻整形，即为交流电转直流电的核心。
二、各种滤波器
滤波电路作用：滤波电路可以使某种频率的电流通过，阻止某种频率的电流，减小脉动直流中的交流成分和是尽可能减小脉动的直流电压中的交流成分，保留其直流成分，使输出电压纹波系数降低，波形变得比较平滑。简单地说，有运算放大器的就是有源滤波，没有运放的就是无源。
1.无源滤波器
主要由无源元件R（电阻）、L（电感）、C（电容）组成。主要形式有电容滤波、电感滤波和复式滤波(包括倒L型、LC滤波、LC—π型滤波和RC—π型滤波等)。
特点：
优点：
- 结构简单，易于设计，价格便宜，不需要直流电源供电，可靠性高。
缺点：
- 带负载能力差，无放大作用，特性不理想边沿不陡峭，各级互相影响， 通带放大倍数及其截止频率随负载而变化，不适用于信号处理要求高的场合。通带内的信号有能量损耗，负载效应比较明显，使用电感元件时容易引起电磁感应，当电感L较大时滤波器的体积和重量都比较大，在低频域不适用。
2.有源滤波器
由集成运放和R（电阻）,C（电容）组成， 滤波电路不仅由无源元件，还由有源元件（双极型管、单极型管、集成运放）组成，则称为有源滤波电路。有源滤波的主要形式是有源RC滤波，也被称作电子滤波器。
特点
优点：
- 可以提高增益和带载能力，体积小，重量轻。集成运放的开环电压增益和输入阻抗均很高，输出电阻小，构成有源滤波器电路还具有一定的电压放大和缓冲作用，但是集成运放的带宽有限。
缺点：
- 目前的所有源滤波器电路的工作频率难以做的很高。且有源滤波器不适用于高压大电流的负载，常用于信号处理。
有源滤波电路的负载不影响滤波特性，因此常用于信号处理要求高的场合。有源滤波电路一般由RC网络和集成运放组成，因而必须在合适的直流电源供电的情况下才能使用，同时还可以进行放大。
3.滤波器的四种基本类型
（1）理想低通滤波器（LPF）
理想低通滤波器允许低频信号无损耗地通过滤波器，当信号频率超过截止频率后，信号的衰减为无穷大。低通滤波器主要是选取低频信号。当低通滤波器输入0-f1的信号时，经过低通滤波器输出0-f0的信号。这里的f0称为截止频率。低通滤波器只能通过频率低于f0的信号。
可以用于抽样信号恢复原始信号
（2）理想高通滤波器（HPF）
理想高通滤波器与理想低通滤波器正好相反，允许高频信号无损耗地通过滤波器，当信号频率低于截止频率后，信号的衰减为无穷大。高通滤波器选取高频信号。当高通滤波器输入0-f1的信号时，经过高通滤波器输出大于f0的信号。这里的f0称为截止频率。高通滤波器只能通过频率高于f0的信号。
（3）理想带通滤波器（BPF）
理想带通滤波器允许某一频带内的信号无损耗地通过滤波器，频带外的信号衰减为无穷大。 带通滤波器的功能是选取一段指定的信号。当带通滤波器输入0-f1的信号时，经过带通滤波器输出fL-fH的信号。
（4）理想带阻滤波器（BSF）
理想带阻滤波器可以使某一频带内的信号衰减为无穷大，频带外的信号无损耗地通过滤波器。带阻滤波器输入0-f1的信号时，经过带通滤波器输出f0-fL的信号。
4. 无源滤波电路应用类型
（1）一阶RC低通滤波电路
（2）一阶RC高通滤波器
注：
1、利用滤波器串联的方式，可以实现高阶滤波器。
例：一阶＋二阶低通＝三阶低通
2、利用滤波器串联的方式，可以实现带通滤波器。
例：低通＋高通＝带通（fH < fL）
5. 有源滤波电路应用类型
（1）一阶低通滤波电路
通带增益：A0=1+Rf/R1
截止频率：ωL=1/RC
（2）二阶低通滤波器
同相输入：
通带增益：Avp=1+R4/R3
截止频率：ωL=1/RC
反相输入：
（3）二阶高通滤波器
同相输入：
反相输入：
ωc=sqrt（1/R1R2C2*C3）
（4）带通滤波器
同相输入：
反相输入：