开关电路在单片机电路设计中经常用到,一般有两个作用,一是电平的转换,二是增加单片机IO口的驱动能力。虽然这个电路很简单,也很常用,但是我发现还是有些人电路结构错误或者参数不会设置。
三极管不仅可以对模拟信号放大,也可作为控制开关使用,作为开关使用的三极管处于截止与饱和状态,其基本电路如下图所示:
1 mos管和三极管是构成芯片的基础元件,分立mos,三极管在我们平常的电路中也是用的最多的。 mos是电压控制型元件,而三极管是电流控制型元件。分别在mos的GS和三极管的IB给到一定的电压和电流,在mos的DS和三极管的CE就会有相应的电压变化。根据这个变化可以做成放大电路和开关电路,开关电路即放大电路的状态达到饱和状态。 今天分享MOS的两个开关电路 2.电平转换电路
最近分析一个电路,里面涉及到的主要是三极管做开关使用。又忘了低电平导通还是高电平导通了(不怕笑话,水平真的很凹)。
很多工程师在上学时被老师讲的三极管的各种电路接法,和小信号模型分析给绕晕了。而且大学的课本大多数都是在讲三极管的放大特性。其实在实际的电路设计中,三极管的很多应用场景只是利用三级管的开关特性,我们往往是运用三极管来实现开关电路,做一些电平转换的功能。
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电源开关电路,经常用在各“功能模块”电路的电源通断控制,是常用电路之一。本文要讲解的电源开关电路,是用MOS管实现的,且带软开启功能。
上面两种是我们比较希望出现的,但是后面两种情况也是会有发生的时候,我们目前先不讨论这两种情况,到后面遇到的时候我们再来讲解,大家先知道有这两种情况就好。
三极管是在一块半导体基片上制作两个相距很近的PN结,两个PN结把整块半导体分成三部分,中间部分是基区,两侧部分是发射区和集电区。
如图所示:当Vin=0时,三极管b-e之间没有正向偏置,而截止,相当于断开状态,此时Vce=Vcc,c极电流Ic=0;
无论是P沟道还是N沟道,1脚为栅极,3脚为源极,2、4脚为漏极。有些封装2脚伸出可焊接,有些封装2脚悬空。
继电器是一种电子控制器件,它具有控制系统(又称输入回路)和被控制系统(又称输出回路),通常应用于自动控制电路中,它实际上是用较小的电流去控制较大电流的一种“自动开关”。故在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
MOS管的英文全称叫MOSFET(Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor),即金属氧化物半导体型场效应管,属于场效应晶体管中的绝缘栅型。MOS管是场效应管的一种。在一般电子电路中,MOS管通常被用于放大电路或开关电路。 MOS管分耗尽型和增强型的,区别在于耗尽型是常闭,加电压时截止,而增强型是常开,加电压时导通。 日常我们看到的NMOS、PMOS多为增强型MOS管;其中,PMOS可以很方便地用作高端驱动。不过PMOS由于存在导通电阻大、价格贵、替换种类少等问题,在高端驱动中,通常还是使用NMOS替代,这也是市面上无论是应用还是产品种类,增强型NMOS管最为常见的重要原因,尤其在开关电源和马达驱动的应用中,一般都用NMOS管。(不用耗尽型是因为当设备开机时可能会误触发MOS管,导致整机失效;不易被控制,使得其应用极少。) MOS管为压控元件,你只要加到它的压控元件所需电压就能使它导通,它的导通就像三极管在饱和状态一样,导通结的压降最小.这就是常说的精典是开关作用.去掉这个控制电压经就截止。 场效应管栅极G、漏级D、源级S对应三极管基极B,集电极C,发射极E;
CPU中的逻辑开关电路,原理上不是电流来控制的,而是(不准确的说是)电压来控制的,准确的说叫电场来控制的,只要电场在,零电流也能保持打开或关闭,这种晶体管开关叫MOSFET(金属氧化物半导体场效晶体管Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor),特别的,在CPU中,只需要电场的有和无(对应门极——控制极)即可对应0和1,在漏-源极的表现就是断和通,或者反之。
1.在实际工作中,常用Ib*β=V/R作为判断临界饱和的条件。根据Ib*β=V/R算出的Ib值,只是使晶体管进入了初始饱和状态,实际上应该取该值的数倍以上,才能达到真正的饱和;倍数越大,饱和程度就越深。
今天和同事讨论起了公司用到的一个MOS管开关电路,针对其中的几个关键点做了比较系统的分析总结。
G极(gate)—栅极,不用说比较好认; 封装上左下角为G极; S极(source)—源极,P沟和N沟均交汇处; 封装上右下角为S极; D极(drain)—漏极,P沟和N沟单引线;
现在我们的DIY教程也差不多了,接下来我们就用软件设计电路图了,设计好后就发出去打样去,打样板最终会送出去给感兴趣的朋友,想要的朋友关注我们微信公众号:单片机技术宅 最终赠送的方案会在公众号上公布,也欢迎大家多提意见,要怎么送,多多给我提意见,毕竟打样的不多,数量有限,想要的就赶快吧。
它是一种通过光介质传输电信号的装置。照明器(红外LED)和光感受器(光敏半导体管)通常封装在同一封装中当输入端通电时,发光二极管发光,光电晶体管在接收到光后产生光电流,光从输出端流出,从而实现“电-光-电”转换。典型的应用电路如图1所示。
三极管有三个工作状态:截止、放大、饱和,放大状态很有学问也很复杂,多用于集成芯片,比如运放,现在不讨论。
负载开关电路日常应用比较广泛,主要用来控制后级负载的电源开关。此功能可以直接用IC也可以用分立器件搭建,分立器件主要用PMOS加三极管实现。本文主要讨论分立器件的实现的细节。
三极管 三极管S8050-D: 直插的字体面向自己从左到右依次是发射极E,基极B,集电极C
本篇博文分享在实际工作中经常使用的一种典型的三极管和MOS管结合的开关控制电路,关于三极管和MOS管的基础使用方法可以参见下文说明。
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晶体管(transistor)是一种固体半导体器件(包括二极管、三极管、场效应管、晶闸管等,有时特指双极型器件),具有检波、整流、放大、开关、稳压、信号调制等多种功能。
电平转换电路在电路设计中会经常用到,市面上也有专用的电平转换芯片,专用的电平转换芯片主要是其转换速度较快,多使用在速度较高的通讯接口,一般对速度要求不高的控制电路,则可使用此文介绍的分立器件搭建的电平转换电路。
在硬件上,要用OC门(三极管,集电极开路)或OD门(NMOS,漏极开路)来实现。另外,为了防止灌电流过大,在输出端要加1个上拉电阻。
理解NPN和PNP两种类型的三极管原理及电流方向就会明白为什么PNP三极管的集电极和发射极反着接当开关使用。
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电磁继电器(electromagnetic relay)是一种电子控制器件,它具有控制系统(输入回路)和被控制系统(输出回路),通常应用于自动控制电路中,它是用较小的电流、较低的电压去控制较大电流、较高的电压的一种开关控制方式,在电路中起着自动调节、安全保护、转换电路等作用。
二战时,军事上急切需要一种稳定可靠、快速灵敏的电信号放大元件,研究成果在二战结束后获得。
MOS管也就是常说的场效应管(FET),有结型场效应管、绝缘栅型场效应管(又分为增强型和耗尽型场效应管)。也可以只分成两类P沟道和N沟道,这里我们就按照P沟道和N沟道分类。对MOS管分类不了解的可以自己上网查一下。
我们把晶体管比作两个二极管时候,是指基极-射极二极管和基极-集电极二极管。 NPN型二极管与PNP型二极管
2.知道管脚我们也就知道NPN和PNP了,箭头朝内 PNP,导通电压顺箭头过,电压导通,电流控制。那箭头朝外的自然就是 NPN 了!
请看图,假设三极管基极电流为1MA,三极管直流放大倍数为50,那么在三极管集电极就
继电器线圈需要流过较大的电流 (约50mA)才能使继电器吸合,一般的集成电路不能提供这样的大电流,因此,必须要进行扩流,即设计驱动电路。
数字电源控制核心对输入输出参数进行采集后,利用控制算法进行分析从而产生PWM控制信号,PWM信号将经过驱动电路的进行功率放大和隔离,随后接入功率开关器件从而完成电源的输出控制。本篇将主要针对电源的驱动电路进行讲解。
MOS管开关电路是利用MOS管栅极(g)控制MOS管源极(s)和漏极(d)通断的原理构造的电路。因MOS管分为N沟道与P沟道,所以开关电路也主要分为两种。
在数字电路中,三极管作为开关元件,主要工作在饱和和截止两种开关状态,放大区只是极短暂的过渡状态。
但作为一个怀着浓烈好奇心的门外汉,还是想一窥其中精彩,虽然并无任何捷径可走,但仍然有一些路标可以指引方向,至少不会绕太多弯路,浪费掉宝贵时间
上一篇推文中我们已经说了,驱动继电器的时候,通常我们会采用三极管来配合单片机IO口。至于为什么不直接用单片机IO口驱动,非得加个三极管,在上一篇推文中我们已经做过计算了。至于为什么采用三极管,更大的原因是因为三极管属于流控型器件,也就是说三极管的这个电子开关的闭合与断开是通过电流开控制的,并且所需要的电流非常小。三极管基极驱动电压只要高于Ube(一般是0.7V)就能导通。
这里的5V,12V指的是继电器的工作电压,也就是1脚和3脚两端的电压,具体看电压器的规格,如果你是DC5V,那你1脚和3脚之间的电压必须是5V,2脚是输入,5脚是常闭端,也就是平时2脚跟5脚连接在一起,当13脚电流达到50mA之后,触点就打到了4脚,也就是说2脚跟4脚连在了一起。
三极管,全称应为半导体三极管,也称双极型晶体管、晶体三极管,是一种控制电流的半导体器件。其作用是把微弱信号放大成幅度值较大的电信号,也用作无触点开关。
放大电路是一种应用极为广泛的电子电路,其实质是能量的控制与转换,在电视、广播、通信、测量仪表以及其他各种电子设备中具有广泛的应用,能够将微弱的电信号(电压、电流、功率)进行放大,以满足人们的实际需求。近来,购买相关的元器件,对本科模拟电路相关的知识点进行回顾,加深相关内容的理解,主要包含两部分内容:1、仪表放大器AD620简介;2、固定偏置共射放大电路放大电路基本原理,具体内容如下:
在数字电路的领域,常常把电压简化为电平,来描述逻辑状态。比如TTL电平信号规定,+5V等价于逻辑“1”,也称为高电平,0V等价于逻辑“0”,也就是低电平。数字电路里,只有0和1两个状态。其实从0V到+5V,有无数个电压,为了便于处理数字电路,我们可以把无数个状态按照电压范围,简化为2个电平,因为我们只需要2个电平就能描述0和1这两种状态。 假设有两个电路板需要通信,但是两个电路板的电平标准不一样:对于数字“1”,一个板子认为5V左右的电压表示“1”;另一个板子认为3.3V左右的电压表示“1”。即两个板子对于高电平的定义不一样,不能直接通信,这中间就需要一个翻译。 翻译工作可以由一个三极管电路来完成。由于只有0和1两种情况,此时我们称三极管工作在开关状态。 当三极管的发射结导通以后,集电极与发射极之间会有电子流动,形成通路。饱和时集电极与发射极之间的电压Vce最低只有几十毫伏,可以忽略不计。所以,我们可以把输入的电平连接到三极管的基极。对于NPN型的三极管,把电源正极连接集电极,电源地连接发射极。然后从集电极引出输出电平。如果发射结导通,输出电平等于Vce,约等于0;如果发射结截止,输出电平等于电源电压。为了保证即便集电极与发射极导通,电源也不会被短路,应该在集电极串联一个电阻;同时,如果基极电流过大,可能在发射结导通的时候烧坏三极管,所以基极应该有串联电阻,因此可得原理图:
三极管是电流放大器件,决定三极管是否饱和取决于Ib和Ic的相对大小,通常来讲Ic/Ib > hfe 时, 三极管饱和。因此导出以下结论:
我们平时所说的三极管全称是双极性晶体管(bipolar junction transistor),具有两个PN结,PNP型三极管电路符号如下所示,通常有B:基极base;C:集电极collector;E:发射极emitter三个引脚,怎么判断晶体管是NPN还是PNP呢?符号中的箭头都是从P指向N的,下面左图中,箭头从中间的P指向N,所有是NPN;而右图中,是从P指向中间的N,所有是PNP。
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