一、电路基础概念

1. 电压、电流与电阻

电压：就像水压，是推动电流的动力（单位：伏特 V）

电流：电子在电路中的流动，好比水管中的水流（单位：安培 A）

电阻：阻碍电流流动的能力，类似水管中的狭窄处（单位：欧姆 Ω）

2. 欧姆定律

电压 = 电流 × 电阻（V = I × R）

理解：要维持同样的水流（电流），水压（电压）越高，管道（电阻）就要越粗

3. 电路类型

• 串联电路：元件首尾相连，电流只有一条路
• 并联电路：元件并列连接，电流有多条路径

二、核心电子元件

1. 电阻 电阻

限制电流大小的元件，就像水管阀门

2. 电容 电容

储存电荷的元件，类似小型电池，能临时存电放

3. 二极管 二极管

电流的单向阀，只允许电流单向通过

4. 三极管 三极管

电流开关/放大器：小电流控制大电流，类似水龙头

5. 集成电路 (IC)

把成千上万个元件压缩到指甲盖大小的芯片上

三、数字电路基础

1. 二进制世界

计算机只懂0和1：0代表低电压(~0V)，1代表高电压(~5V或3.3V)

2. 逻辑门电路

• 与门(AND)：双输入都为1，输出才为1（严格领导）
• 或门(OR)：任一输入为1，输出就为1（宽松领导）
• 非门(NOT)：输出与输入相反（专唱反调）
• 异或门(XOR)：输入相同输出0，不同输出1（找不同专家）

3. 组合逻辑电路

由逻辑门组成，输出只取决于当前输入（如加法器、编码器）

4. 时序逻辑电路

有记忆功能！输出取决于当前输入和之前状态（触发器、寄存器）

四、计算机核心组件原理

1. CPU – 中央处理器

计算机的大脑，由数亿个晶体管组成，执行运算和控制

2. 内存 (RAM)

临时工作区，断电数据消失，由电容阵列组成（充放电表示0/1）

3. 硬盘/SSD存储

长期存储：机械硬盘=磁记录，SSD=浮栅晶体管存储电荷

4. 主板与总线

主板：所有元件的连接平台；总线：元件间的数据传输高速公路

五、电路设计与制造

1. 印刷电路板 (PCB)

绿色板子上的铜线就是”电线”，连接各种元件

2. 集成电路制造

在硅片上光刻出纳米级电路，类似显微雕刻

3. 摩尔定律

每18-24个月，集成电路上晶体管数量翻倍（但近年已放缓）

4. 芯片封装

把硅芯片包装成我们看到的黑色方形元件

六、编程与电路的关系

1. 从代码到电路

编程语言 → 编译成机器码(0/1) → CPU执行 → 控制电路状态

2. GPIO接口

通用输入输出：编程控制引脚输出电压(0/1)或读取外部信号

3. 单片机/微控制器

集成了CPU、内存、IO接口的微型计算机芯片

4. 硬件描述语言 (HDL)

像写程序一样设计电路（如Verilog/VHDL）