上一篇文章，我们得到了一个知识，一个NMOS，它有三个管脚，分别是G—栅、D—漏和S—源。这三个名字既不生动也不形象，还不好记，不好意思，这就是人生，总是tough。在G—栅加一个大于VTH（开启电压）的电压（VG），如果D—漏和S—源之间的电压差（VDS)足够大，D—漏和S—源的电流（ID）就会保持不变，我们说NMOS工作在饱和区。一般来说，放大电路中，管子都是工作在饱和区的。而VG越大，饱和电流ID也会越大。这就引发了一个问题，VG对饱和电流ID有着良好的控制，如果VG发生变化，饱和电流ID也随之变化，对不对？注意，我们知道，一切规律都是有前提的。上面的这个变化的前提是——管子一直工作在饱和区！也就是VDS>VG-VTH！请记住这个前提，到目前为止，好像做到这个并不难，只要VDS足够大就可以了。实际上，这是不可能的。VDS过大会导致很多问题，过大的电压会弄坏管子。而且工艺上，电源电压就是一个确定的值，VDS不可能大于电源电压。但是我们目前忽略这个问题。我们知道啦，NMOS管工作在饱和区，它有一个非常好的功能，就是把VG的电压变化转化成ID的电流变化！如果这个变化的电流ID流经一个大电阻，那么这个大电阻上就会产生非常大的电压变化！由此，VG的电压变化得到了放大！实际上，这就是电路放大的实质，不论多复杂的放大电路，其基本原理都是这个！这就是最简单的单级放大电路，当VG产生一点变化时，RD上的电流ID就会产生变化，RD的电压就会变化，实际上VOUT=VDD-ID*RD。在这里说明一下，一般在集成电路中，我们都把电压电压写成VDD，这个一个约定俗成的用法，无需深入讨论。VG变大时，ID变大，RD不变，VOUT变小，反之，VOUT变大。我们发现一个重大问题！输入变小，输出变大！输入输出是反向的！也就是说它们的相位相差180度！VOUT变大，这件事很好，因为我们知道，这个VOUT实际上就是VDS，越大，管子会一直工作在饱和区，也就是ID不随VDS变化的区域。当VOUT变小的时候，这就出现问题了，万一小到线性区了，信号就会失真变形！怎么办？答案是
没有办法！不能让VDS那么小！ID不变，VDS=VOUT又不能太小，也就是说，RD不能太大！妈呀！有没有被绕晕了？这就是折中——trade off。折中是集成电路中最重要的原则之一！我们不能什么都要，你要了这个性能参数，就得牺牲别的性能。其实这就是中国人最推崇的——中庸之道。我们古老的哲学里蕴含了如此深刻而实用的设计思想，也许中国芯片国产化的进程会指数上升呢？致力于让你理解电路设计，希望中国的IC早日国产化。希望大家喜欢并关注这个专栏。}

谢邀，我本科是电子专业的。参加了多年的全国大学生电子设计竞赛，曾获全国一等奖，一路走过来总会有许许多多的教训和经验，我将结合我在竞赛和实践相关的经历，与大家分享一点电子设计入门的经验，如有不妥，欢迎斧正。分类别开始介绍：【1】单片机 对于电子信息类专业的学生，在实践上可以提早学习 C 语言和单片机。C 语言是一种被广泛应用于嵌入式设备的高级编程语言，单片机则是一种微型CPU。通过单片机和C语言，你可以实现非常多的功能，可以自行搜索下。 单片机虽然简单，但是正是它的简单，让人有了学习的欲望，这是学习中最宝贵的东西。电子终究是一门实践的技术，学会单片机，你就可能比普通人更容易接触实践项目，在实践中不断进步。学生能接触到的主流单片机主要包括8位的51单片机、16位的MSP430单片机和32位的STM32单片机。可以在淘宝网上搜索“51单片机开发板”，然后自行选择一个百元以内的开发板，一定要注意询问店家是否赠送配套的教学视频，这对于初学者和自学者非常重要。（示例如下，一定要有教学视频）单片机学习主要分四个层次： 第一个层次：完成单片机开发板的学习，理解单片机的工作，能看懂单片机程序； 第二个层次：能够照着照着芯片手册（datasheet）试着编写各类芯片的驱动程序； 第三个层次：掌握常见的低速通信协议（I2C、SPI等）； 第四个层次：高速通信协议。下图是通过 MSP430 单片机和 TPL0102 芯片实现一个可调电阻，其使用的是 I2C 协议，所以属于第二个层次和第三个层次：初学者学习I2C、SPI等通信协议时可以在淘宝上购买一个逻辑分析仪，下图就是一个I2C时序的逻辑分析结果片段，十分清晰，一目了然：【2】电路仿真与设计 如果说单片机是许多工科专业都会学习的内容，那么电路设计就是我们的老本行了。通常，电子类的本科生会在大一、大二时期学习《电路》、《模电》、《数电》、《信号系统》等至关重要的专业课程，这些课程是电路设计的重要基础课程，也配备有相应的实验课程。设计一些简单的电路可以直接通过硬件连接观察效果，但是对于一些不是很简单的电路，我们可以先通过电路仿真软件来仿真试验结果，调试修改过后，在决定硬件链接方式。本科生能够接触到的主流的仿真软件包括：Multisim，TINA，Saber。 Multisim和Saber是收费软件，TINA是免费软件。 初学者建议先学习Multisim，后期可上手TINA。下图是某电路在TINA软件中的频率特性仿真：除了电路仿真软件，对于复杂的滤波电路还需要设计软件来完成。 常见的滤波器设计软件有Filter Solutions、Filter Pro、FWP。 这里介绍的是美国德州仪器公司的FilterPro，其制作者之一编写了《运算放大器权威指南》。操作傻瓜，效果优秀，为数不多的好软件这款TI出品的免费有源滤波器设计软件，绝对是压箱底的好工具，堪称完美，很适合全国电赛信号组的同学。推荐书籍：《OP放大电路设计》日本人写的，它们的书都是深入浅出，通俗易懂，出版社的同系列丛书都是良心产品，建议关注。程序员讲究一个多看代码，多写代码，我想电子工程师也应该多看些别人的设计方案，自己也多多动手。大型工程的项目初学者难以看懂，可以先看点学生竞赛相关的一些题解，可以开拓思路。类似的获奖论文集价值都挺高的，书目举例如下。【3】PCB电路设计软件初学者进行电路焊接的时候，通常使用的是如下图的面包板，通过焊锡将芯片的引脚连接起来，但存在着容易虚焊、效果不稳定、复杂电路不易布局等明显缺点。于是乎就有了像下图这样的PCB板：线路不再是焊锡，通过机器精确生产，稳定性大幅提高，可复制性大幅提高；常用软件： Altium Designer 6.9 / 13 我的建议是，找个老司机带，初学者较难上手，这里的难度非常大，常用的教学视频主要是郭天祥的，但是个人觉得光看视频真的不够。【4】可编程逻辑器件 可编程逻辑器件主要包括CPLD和FPGA，当前主要是两大厂家： （1）Altera：intel旗下，主要生产中低端产品，学生接触的主要品牌，开发软件是Quartus II （2）Xilinx：全球领先的可编程逻辑完整解决方案的供应商，主要生产军工级和中高端产品，主要开发软件vivado；学生初次接触的主要是Altera家的经典款CPLD：EPM570/240 T100C5，使用Quartus II开发 学习的话，建议搜索【特权同学】/【黑金动力社区】的相关视频/板子；如果你走能到这一步，说明你已经不是菜鸟了，我也就不多做介绍了【5】具体实践以上是比较常见的电子设计软件，学习了知识，想要实践的同学，建议参加 （1）全国大学生电子设计竞赛，全国大学生电子设计竞赛官方网站，很锻炼人的，比赛含金量比较高 （2）飞思卡尔全国大学生智能车竞赛（现NXP杯），智能车制作-中国最著名的大学生电子竞赛交流论坛 （3）大学生创新实践训练项目一般而言，大学里的老师对于动手能力较强、有强烈学习欲望的学生都是很欢迎的，只要你愿意学，老师都会给你实践的机会并提供器材和经费。如上，个人看法，如有偏颇，欢迎斧正//————————————————————————————//
@ 更新说明： // 2017.10.10 更新了部分内容//2016.10.06 删除了冗余内容，对回答结构进行了优化//
2016.04.16 补充了FPGA的推荐书籍//
2016.03.23 补充了图像处理相关的内容//
2016.03.11 补充了逻辑分析仪//
2016.01.30 补充了Filter Pro 滤波器设计软件//————————————————————————————}

本文用于记录一些数电的基础知识点，以便自己以后查阅，也欢迎大家阅读指正，新手上路求老司机带带一.认识进制对于所有的电子设置只可以用1与0进行设置，因此必须学习了解进制的使用二进制inary，简写为B八进制Octal，简写为O十进制为Decimal，简写为D十六进制为Hexadecimal，简写为H（0，1，2，3，4，5，6，7，8，9，A,B,C,D,E,F）二.进制之间的转化在以后的实际应用中，常常要将不同的数值之间进行转换（如将日常熟悉的十进制转化为机械能识别的二进制和将我们设置机械的二进制转化为方便输入的十六进制）1.二进制与十进制的转换方法：将每一位进行加权后在转化2.十进制转化为二进制方法：对于整数部分进行除二取余法，对于小数部分进行乘二取整法除二取余法：将数值不断除以2反向取余数直到无法相除以45为例45除以2得22余122除以2得11余011除以2得5余15除以2得2余12除以2得1余01除以2得0余1结果是反过来的101101如例子：45除以2后其余数为1，商为22，其中商22相当于被2赋予了权位，余数权威的为上一位，于是其越往下除其权威越高乘二取整法：将小数不断叠乘直到整数位为1后取于相同权位上0.35转换成二进制0.35×2=0.7 ······ 取00.7×2=1.4 ······ 取10.4×2=0.8 ······ 取00.8×2=1.6 ······ 取10.6×2=1.2 ······ 取10.2×2=0.4 ······ 取0(0.35)d=(0.010110)b由于小数部分的权位为负数，因此想要的到二进制便需要同十位相对进行乘法二进制转八进制与16进制较为简单就不再概述3.BCD码利用四位二进制编码表示的十进制数，只能表示0~9。如图，四位四位进行书写，最前面的0一般不省略三.常见的逻辑门1.与门与门中0为有效控制值2.或门或门中1为有效值3.非门4.异或门相异为1，奇数为15.同或门相同为1，偶数为16.三态门内部结构标记处接了地当EN为0时，Y=A，但当EN为1时，Y处于高阻态应用场景：使某一边可以进行数据传输而其他门路关闭7.OC门（OD门）OC门作用Ⅰ.可以使电路实现电平转换Ⅱ.实现了三极管的保护，可使三极管之间实现线与Ⅲ.增加了单片机带驱动的能力（利用Vcc）（注：利用OC门电路时就不要用OD门电路，不然难排除错误）补充：Roff、Ron、称为关门、开门电阻，对于TTL而言，若门的输入端接的电阻小于Roff，则可认为是逻辑低电平，所接的电阻若大于Ron则为逻辑高电平，显然，当电阻趋于无穷大时也为高电平。四.逻辑函数逻辑函数化简1.并列法2.吸收法3.消去法4.配项法卡诺图的用法1.写出逻辑最小项，填入卡诺图中，将出现的以1来表示，其中无关项也可以划入（无关项不影响结果（没有此输入）可以划入，但在进行实际方程中可以带入数值进行计算（大包括小））五、竞争与冒险在组合逻辑电路中竞争冒险（一个词）是由于电路中存在延时而引起的由于延迟叫做竞争结果产生错误叫冒险除了直接接电容外解决方法参考视频数电：利用卡诺图消去竞争冒险_哔哩哔哩_bilibili六、常用的组合逻辑器件1.译码器译码器作用：利用较少的输入给多个设备发送指令以38译码器进行举例E1、E2、E3为使能端，有三个的原因是因为如果需要改为四线十六的译码器时可使设备进行逐个输出。A2A1A0为输入端，其不同的输入控制着输出。输入为000时输出为11111110，输入为001时，输出为11111110，如单输入为011时，输出为1110111以此类推，其中输出11111111就是设备不工作，使使能端不工作便能实现。对于改造就以书上的例子为例制作思路：利用一个2—4线译码器选择控制四个3—8译码器使不同权位的芯片工作应用使用与非门的原因：门的输出不只有所选择好的那个有输出，也有其他门进行输出，不太适合运用或门2.编码器编码器的内容同译码器相反，除去编码器能进行优先编码外别的并无过多不同，在此也不再赘述3.数据选择器数据选择器原理也是利用与门0为有效值进行的改装七、有时间储存能力的器件1.锁存器如字面意思，锁存器的作用为锁住电平以记录数据信息，数据存储的动作一般由时钟信号控制（使能作用）SR锁存器（双稳态结构）如图为或门锁存器，1为有效信号，构成了一个双稳态结构图。如图，当S=1，R=0时，会使输入G1的信号变为0，使输出变为1，当SR均为1时会使Q与Q非的输出变为（0,0），导致下一个状态无法确定。其中双稳态结构如图所示如图二者结构相同，后者更加直接解释了为何锁存器能将数据锁住数据，二者收尾形成反馈而所主数据如若为与非门锁存器就是0为有效电平，其余结果取反2.D锁存器如图3.触发器JK锁存器SR锁存器SR锁存器在理论上就是SR触发器，但是据书上所说锁存器的作用为高低电平，触发器的作用为CP上下沿SR触发器的工作表如图其可以将J=S,K=R以完全实现SR触发器的功能D锁存器由一个使能端控制后用D进行数据输入，这是d锁存器通过两个D锁存器级联，并加入一个非门，就形成了D触发器。通过非门，使得两个D锁存器的时钟存在一个180°的相位差（亦即是相差半个时钟周期），从而实现，只在时钟上升沿的时候读取输入，下降沿时进行输出。（说实话这个上升沿触发的原理和高低电平的原理还是不太清楚，有没有大佬帮忙解决下！）T触发器寄（有暂时之意）存器寄存器分为两种，一种为基础寄存器，一种为移位寄存器在系统工作时才能存储数据，也就是用完以后就删基础寄存器（记忆数据）74LS175四位抢答器如图为一个4路抢答器，工作原理为，当R为低电平时，使得四个D触发器的输出Q为低电平，Q非为高电平，高电平与脉冲相与形成了这个电路的时钟信号，此后若某一个人使某一D触发器的输入为高电平，便会使此D触发器存储数据后Q非输出0，使时钟信号停止工作继而获得某一D触发器独触发。设计思路：若想设计一个抢答功能的电路，基本需求为按下某一开关后其余电路停止工作，工作的停止是由时钟决定的，因此将所有D触发器的输出与时钟相与再返回成为输入时钟就能实现上述功能。移位寄存器（实现串行转并行）移位寄存器如图所示，如若要输入1011，我们的输入顺序则需要为1101原理分析：在输入前四个D触发器的输出均为0，当我们输入第一个1时，最右边的触发器会存储第三个以此内推到第一个会存储第一个，在下一次上升沿时会存储下一个以此类推。对于时序逻辑电路，除了上述零件还有对电路的整体分析在时序逻辑电路里我们把电路的工程关系主要分为三种输出关系，激励关系和状态关系输出关系：由于存在存储电路的原因，输出关系除了我们常认为的与输入有关外还需要加入我们的状态变量激励关系：对于时序电路最主要的是存储的问题，激励是指对存储的改变因素，因此激励关系与输入和状态有关，但其方程变量为另一个量状态关系;指前一个状态与现在状态的关系，因此其与激励关系和前状态有关米利逻辑电路简单来说米利型电路就是输出的量与输入和状态所决定对于结果来说一般结果中有输入A和存储电路Q1穆尔型电路穆尔型电路就是输入只影响存储电路，而不直接作用于输出中对于状态图模拟模块在我们生活中一般真正用的的更多是模拟信号，我们利用模拟信号来模拟我们的声音，温度等一系列无突变的事物。例如可用光敏电阻来模拟光照强度，但对于模拟信号还有一些需要了解的1.A/D与D/A}