电子设计入门教程硬件篇之集成电路IC（二）

前言：本文为手把手教学的电子设计入门教程硬件类的博客，该博客侧重针对电子设计中的硬件电路进行介绍。本篇博客将根据电子设计实战中的情况去详细讲解集成电路IC，这些集成电路IC包括：逻辑门芯片、运算放大器与电子零件。电子设计中存在的集成电路IC是嵌入式工程师工作中必须接触的事物，希望这篇博文能给读者朋友的工程项目给予些许帮助，Respect！

一、集成电路IC

1.1 集成电路概述

集成电路（Integrated Circuit，IC）是一种将大量的电子元件（如晶体管、二极管、电阻器、电容器等）集成在单个半导体芯片上的微型电子器件。集成电路的发明是电子技术发展史上的一个重要里程碑，它极大地提高了电子设备的性能、降低了成本、缩小了体积、简化了设计和生产过程。

集成电路的分类

1. 模拟集成电路：处理模拟信号的集成电路，如运算放大器、比较器、模拟乘法器等。

2. 数字集成电路：处理数字信号的集成电路，包括逻辑门、触发器、计数器、微处理器等。

3. 混合信号集成电路：结合模拟和数字电路的集成电路，如模拟-数字转换器（ADC）和数字-模拟转换器（DAC）。

4. 功率集成电路：用于功率控制和管理的高电压、高电流集成电路，如电源管理IC、MOSFET驱动器等。

5. 微波集成电路：用于高频、高速通信的集成电路，如射频放大器、混频器、滤波器等。

管脚读取方法：调制芯片顺序，让小圆凹槽在左下角，那么从左下往右数， 依次是1，2，3，4.......

逆时针读取 或者是把半圆凹槽放到左边，读取方法一样。

1.2 集成电路应用

集成电路广泛应用于各种电子设备中，包括计算机、手机、家用电器、医疗设备、汽车电子、工业控制系统等。集成电路的发展推动了现代信息技术的革命，使得电子设备变得更加智能、高效和便携。

集成电路的设计和制造是一个高度专业化的领域，需要跨学科的知识和技术，包括电子工程、材料科学、物理学、计算机科学等。随着技术的发展，集成电路的集成度和性能不断提高，其在未来的科技发展中将继续扮演关键角色。

嵌入式工程师是属于硬件研发分支的，日常的核心工作就是与芯片这些集成电路打交道的，我们工程项目中接触到的 STM32、CH32、GD32 与 TI 等微控制器芯片都属于集成电路。当然，工程项目中出现的运放、逻辑门芯片也属于集成电路，在摩尔定律的推动下，如今的集成电路越做越小，集成电路的算力越来越强，已经普及到了各行各业中。

# 输入阻抗和输出阻抗

反映了电路从电源或信号源处最多能分得多少电压的能力 电源或信号源都是有内阻的，用电设备并不能得到100%的电压VCC，而是VCC* 10K/(0.01+10K) 对电源或信号源而言，如果它的输出阻抗很低，那么它所驱动的后级电路能够获得的电压也就越高，驱动能力强 对于负载或设备而言，如果它的输入阻抗很高，那么它能够从供电设备或信号源获得的电压也就越高，

例：比如由三极管搭建的音频放大电路，将话筒输出的微弱音频信号放大，再驱动音响喇叭发声， 那么我们就希望这个音频放大电路的输入阻抗很高，这样就能接近100%的获得全部的音频信号； 同时希望这个电路的输出阻抗很低，这样就能它的输出音频电压接近100%的加在喇叭上。

二、逻辑门芯片

逻辑门芯片是集成电路的一种，用于实现基本的逻辑运算。逻辑门是数字电路的基础，它们执行逻辑操作，如与（AND）、或（OR）、非（NOT）、异或（XOR）等。这些逻辑门可以单独存在于芯片中，也可以在单个芯片中集成多个不同的逻辑门。

常见的逻辑门芯片包括：

1. 与门（AND Gate）: 仅当所有输入都为高电平时，输出才为高电平。

2. 或门（OR Gate）: 当任一输入为高电平时，输出为高电平。

3. 非门（NOT Gate）: 也称为反相器，它将输入的电平反转，即输入高电平时输出低电平，输入低电平时输出高电平。

4. 与非门（NAND Gate）: 与门和非门的组合，先进行与操作，然后对结果取反。

5. 或非门（NOR Gate）: 或门和非门的组合，先进行或操作，然后对结果取反。

6. 异或门（XOR Gate）: 当输入电平不相同时，输出为高电平。

7. 同或门（XNOR Gate）: 异或门和非门的组合，当输入电平相同时代输出高电平。

2.1 与门（AND Gate）

与门（英语：AND gate）又称“与电路”、逻辑“积”、逻辑“与”电路。是执行“与”运算的基本逻辑门电路。有多个输入端，一个输出端。当所有的输入同时为高电平（逻辑1）时，输出才为高电平，否则输出为低电平（逻辑0）。

与门有3种逻辑符号，包括：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）、DIN符号（DIN 40700）。

2.2 或门（OR Gate）

或门（OR gate），又称或电路、逻辑和电路。如果几个条件中，只要有一个条件得到满足，某事件就会发生，这种关系叫做“或”逻辑关系。具有“或”逻辑关系的电路叫做或门。或门有多个输入端，一个输出端，只要输入中有一个为高电平时（逻辑“1”），输出就为高电平（逻辑“1”）；只有当所有的输入全为低电平（逻辑“0”）时，输出才为低电平（逻辑“0”）。

或门有3种逻辑符号，包括：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）和DIN符号（DIN 40700），以二输入或门为例，逻辑符号如图所示：

2.3 非门（NOT Gate）

非门（英文：NOT gate）又称非电路、反相器、倒相器、逻辑否定电路，简称非门，是逻辑电路的基本单元。非门有一个输入和一个输出端。当其输入端为高电平（逻辑1）时输出端为低电平（逻辑0），当其输入端为低电平时输出端为高电平。也就是说，输入端和输出端的电平状态总是反相的。非门的逻辑功能相当于逻辑代数中的非,电路功能相当于反相,这种运算亦称非运算。

非门共有3种逻辑符号：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）和DIN符号（DIN 40700），分别如下图所示：

2.4 与非门（NAND Gate）

与非门是与门和非门的结合，先进行与运算，再进行非运算。与非门是当输入端中有1个或1个以上是低电平时，输出为高电平；只有所有输入是高电平时，输出才是低电平。

以下是与非门的符号与真值表：

2.5 或非门（NOR Gate）

或非门（英语：NOR gate）是数字逻辑电路中的基本元件，实现逻辑或非功能。有多个输入端，1个输出端，多输入或非门可由2输入或非门和反相器构成。只有当两个输入A和B为低电平（逻辑0）时输出为高电平（逻辑1）。也可以理解为任意输入为高电平（逻辑1），输出为低电平（逻辑0）。

或非门有3种逻辑符号，包括：形状特征型符号（ANSI/IEEEStd 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）和DIN符号（DIN 40700），以二输入或门为例，逻辑符号如图所示：

2.6 异或门（XOR Gate）

异或门 （英语：Exclusive-OR gate，简称XOR gate，又称EOR gate、ExOR gate）是数字逻辑中实现逻辑异或的逻辑门。有多个输入端、一个输出端，多输入异或门可由两输入异或门构成。若两个输入的电平相异，则输出为高电平1；若两个输入的电平相同，则输出为低电平0。即如果两个输入不同，则异或门输出高电平1。

异或门的常用逻辑符号如下图1所示。对异或门的任何2个信号（输入或输出）同时取反，而不改变结果的逻辑功能。在“圈到圈”的设计中，我们选用最能表达要实现的逻辑功能的符号。

2.7 同或门（XNOR Gate）

同或门（英语：XNOR gate或equivalence gate）也称为异或非门，在异或门的输出端再加上一个非门就构成了异或非门，是数字逻辑电路的基本单元，有2个输入端、1个输出端。当2个输入端中有且只有一个是低电平（逻辑0）时，输出为低电平。亦即当输入电平相同时，输出为高电平（逻辑1）。

下列包括逻辑门的2种符号：形状特征型符号（ANSI/IEEE Std 91-1984）、IEC矩形国标符号（IEC 60617-12）。

三、电子零件

3.1 导线

导线是一种用于传输电能或信号的电气元件，通常由导电材料（如铜、铝或其他金属）制成。导线可以是有绝缘层的单根线，也可以是多根线的电缆。导线在电路中起着连接、传输和分配电能或信号的重要作用。

细导线：只能通过小电流，适合电路板飞线和测试用

粗导线：可通过大电流，作为电机线和电源线买 0.5 平方以上的

3.2 接线端子

接线端子是一种用于连接导线与导线、导线与电器设备或其他电气元件的电子元器件。它允许在不直接焊接的情况下快速、方便地建立电路连接。接线端子广泛应用于电力系统、电子设备、控制系统和家用电器等领域。

常见的脚距：2.54mm、5mm、5.08mm、9.5mm、10mm等

3.3 开关

开关是一种电气控制元件，用于打开或关闭电路，从而控制电流的通断。开关在各种电气设备和控制系统中都发挥着重要作用，它们可以是手动的，也可以是自动的。

开关的类型和种类有很多，但是很简单，大家选购的时候看一下开关规格是否符合电路标准！