我自己的原文哦~                        https://blog.51cto.com/whaosoft/11888986

一、电流检测电路

电流检测的应用

    电路检测电路常用于：高压短路保护、电机控制、DC/DC换流器、系统功耗管理、二次电池的电流管理、蓄电池管理等电流检测等场景。电路专辑

    对于大部分应用，都是通过感测电阻两端的压降测量电流。

    一般使用电流通过时的压降为数十mV～数百mV的电阻值，电流检测用低电阻器使用数Ω以下的较小电阻值；检测数十A的大电流时需要数mΩ的极小电阻值，因此，以小电阻值见长的金属板型和金属箔型低电阻器比较常用，而小电流是通过数百mΩ～数Ω的较大电阻值进行检测。

    测量电流时， 通常会将电阻放在电路中的两个位置。第一个位置是放在电源与负载之间。这种测量方法称为高侧感测。通常放置感测电阻的第二个位置是放在负载和接地端之间。这种电流感测方法称为低侧电流感测。

    两种测量方法各有利弊，低边电阻在接地通路中增加了不希望的额外阻抗；采用高侧电阻的电路必须承受相对较大的共模信号。低侧电流测量的优点之一是共模电压，即测量输入端的平均电压接近于零。这样更便于设计应用电路，也便于选择适合这种测量的器件。低侧电流感测电路测得的电压接近于地， 在处理非常高的电压时、或者在电源电压可能易于出现尖峰或浪涌的应用中，优先选择这种方法测量电流。由于低侧电流感测能够抗高压尖峰干扰， 并能监测高压系统中的电流。

电流检测电路

低侧检测

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    低侧电流感测的主要缺点是采用电源接地端和负载、系统接地端时，感测电阻两端的压降会有所不同。如果其他电路以电源接地端为基准，可能会出现问题。为最大限度地避免此问题，存在交互的所有电路均应以同一接地端为基准， 降低电流感测电阻值有助于尽量减小接地漂。

    如上图，如果图中运放的 GND 引脚以 RSENSE 的正端为基准，那么其共模输入范围必须覆盖至零以下，也就是GND - (RSENSE × ILOAD)。Rsensor将地（GND）隔开了。

高侧检测

    随着大量包含高精度放大器和精密匹配电阻的IC的推出，在高侧电流测量中使用差分放大器变得非常方便。高侧检测带动了电流检测IC 的发展，降低了由分立器件带来的参数变化、器件数目太多等问题，集成电路方便了我们使用。下图为一种高侧检测的 IC 方案：

检测电路连出方式

    对电流通过电阻器时的压降进行检测，需要从电阻器的两端引出用于检测电压的图案。电压检测连接如下图(2)所示，建议从电阻器电极焊盘的内侧中心引出。这是因为电路基板的铜箔图案也具备微小的电阻值，需要避免铜箔图案的电阻值所造成的压降的影响。如果按照下图(1)所示，从电极焊盘的侧面引出电压检测图案，检测对象将是低电阻器电阻值加上铜箔图案电阻值的压降，无法正确地检测电流。

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    PCB Layout参考：

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二、电源设计的一点感悟

电源防反接保护

这里我曾近最开始接触时候也是琢磨了很久，觉得很难懂，这里好好剖析一下。其实主要两个关键点。

1.mos管导通后是可以正向反向双向流电流；

2.MOS中的体二极管是可以续流的。这和纯IGBT单管不同。

首先必须知道一点，Nmos和P mos不同，做电源反接保护一般用的P mos，如何区分呢，看栅极箭头，指向栅极的是N MOS，从栅极指出的是P MOS。下面这个是用P MOS的防反接保护电路。

当电源正接时，由于体二极管导通并有压降，导致VGs有压差，P MOS导通，电流从P MOS的漏极流向源极。而当反接时候，体二极管截止，Vgs不存在压差，截止，导致电流无法回到负极，不导通。

mos管的导通

功率驱动电路的设计是电源电路设计关键电路，而应用最多的就是MOS管，影响MOS管最为多的无非就是MOS管的输入电容，而Cgd又被称为是弥勒电容。这也是为何作为电压型驱动的开关元器件却需要有栅极驱动电阻的原因，有电阻才会形成电流。

当GS的电压上升至MOS管的阈值电压后，IGBT导通，Ids侧有电流开始流动，同时Vds电压下降（因为开始导通，内阻变小），而Vds继续下降的这个过程中，Vgs电压略微下降至一定值并几乎保持不变，维持在一定的电压平台，也就是米勒平台。实际上这个平台时候正是给Cgd电容充电。在这期间，Vds电压完全降至0V,随后Vgs电压继续上升驱动芯片的输出电压值。

所以降低米勒效应的方法总结起来就两点：降低Cgd和提高阈值电压。

但从驱动电路设计来说，可以有以下方法：

1.采用负压驱动；

2.开通与关断用不同的电阻回路，采用较小的Goff电阻；

3.采用带有米勒钳位功能的驱动芯片。

米勒钳位可以让MOS断开时，输入电容的回路直接通过钳位电路回到负极，从而极大程度降低关断瞬间中栅极电压大于阈值电压的可能性，从而降低寄生导通的概率。

开关电源

最基本的构型就是BUCK和boost电路。

开关电源的工作原理可以用上图进行说明。图中输入的直流不稳定电压Ui 经开关 S 加至输出端，S 为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管，若使开关 S 按要求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压 Ui 变成矩形脉冲电压。这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后就可得到稳定的直流输出电压Uo。

后面发展有很多不同的电源拓扑结构。还有很多反激电源设计、半桥驱动，全桥驱动等都可以依靠当前的半导体公司开发的软件方便设计。比如英飞凌的dc/dc设计工具，东芝、MPS等。

输出电源的稳定性

这直接考研设计的水准。最为核心的是注意数字地和模拟地的设计。最为常用的是单点接地，最后数字地与模拟地用磁珠或者零欧姆电阻相连。旁路电容尽量靠近芯片端口，尽可能的减小FB环路，输出侧加电容等。

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三、单片机中晶振的工作原理

  晶振在单片机中是必不可少的元器件，只要用到CPU的地方就必定有晶振的存在，那么晶振是如何工作的呢？

什么是晶振

    晶振一般指晶体振荡器，晶体振荡器是指从一块石英晶体上按一定方位角切下的薄片，简称为晶片。

    石英晶体谐振器，简称为石英晶振（Crystal oscillator），如下图椭圆物体。

    而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

晶振工作原理

    石英晶体振荡器是利用石英晶体的压电效应制成的一种谐振器件，它的基本构成大致是：从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片，在它的两个对应面上涂敷银层作为电极，在每个电极上各焊一根引线接到管脚上，再加上封装外壳就构成了石英晶体谐振器，简称为石英晶体或晶体、晶振。其产品一般用金属外壳封装，也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。

    若在石英晶体的两个电极上加一电场，晶片就会产生机械变形。反之，若在晶片的两侧施加机械压力，则在晶片相应的方向上将产生电场，这种物理现象称为压电效应。

    如果在晶片的两极上加交变电压，晶片就会产生机械振动，同时晶片的机械振动又会产生交变电场。

    在一般情况下，晶片机械振动的振幅和交变电场的振幅非常微小，但当外加交变电压的频率为某一特定值时，振幅明显加大，比其他频率下的振幅大得多，这种现象称为压电谐振，它与LC回路的谐振现象十分相似。它的谐振频率与晶片的切割方式、几何形状、尺寸等有关。

    当晶体不振动时，可把它看成一个平板电容器称为静电电容C，它的大小与晶片的几何尺寸、电极面积有关，一般约几个皮法到几十皮法。当晶体振荡时，机械振动的惯性可用电感L来等效。

    一般L的值为几十豪亨到几百豪亨。晶片的弹性可用电容C来等效，C的值很小，一般只有0.0002～0.1皮法。晶片振动时因摩擦而造成的损耗用R来等效，它的数值约为100欧。

    由于晶片的等效电感很大，而C很小，R也小，因此回路的品质因数Q很大，可达1000～10000。加上晶片本身的谐振频率基本上只与晶片的切割方式、几何形状、尺寸有关，而且可以做得精确，因此利用石英谐振器组成的振荡电路可获得很高的频率稳定度。

    计算机都有个计时电路，尽管一般使用“时钟”这个词来表示这些设备，但它们实际上并不是通常意义的时钟，把它们称为计时器可能更恰当一点。

    计算机的计时器通常是一个精密加工过的石英晶体，石英晶体在其张力限度内以一定的频率振荡，这种频率取决于晶体本身如何切割及其受到张力的大小。有两个寄存器与每个石英晶体相.关联，一个计数器和一个保持寄存器。

    石英晶体的每次振荡使计数器减1。当计数器减为0时，产生一个中断，计数器从保持寄存器中重新装入初始值。这种方法使得对一个计时器进行编程，令其每秒产生60次中断（或者以任何其它希望的频率产生中断）成为可能。每次中断称为一个时钟嘀嗒。

晶振在电气上可以等效成一个电容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络，电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低分其中较低的频率为串联谐振，较高的频率为并联谐振。

    由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。

    这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。

    晶振有一个重要的参数，那就是负载电容值，选择与负载电容值相等的并联电容，就可以得到晶振标称的谐振频率。

    一般的晶振振荡电路都是在一个反相放大器的两端接入晶振，再有两个电容分别接到晶振的两端，每个电容的另一端再接到地，这两个电容串联的容量值就应该等于负载电容，请注意一般IC的引脚都有等效输入电容，这个不能忽略。

    一般的晶振的负载电容为15皮或12.5皮，如果再考虑元件引脚的等效输入电容，则两个22皮的电容构成晶振的振荡电路就是比较好的选择。

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四、在晶振两边各接一对地电容的原因

   很多开发者对晶振两边要各接一个对地电容的做法表示不理解，因为这个电容有时可以去掉。参考很多书籍，却发现书中讲解的很少，提到最多的往往是：对地电容具稳定作用或相当于负载电容等，都没有很深入地去进行理论分析。

    另外一方面，很多爱好者都直接忽略了晶体旁边的这两个电容，他们认为按参考设计做就行了。但事实上，这是振荡电路，又称“三点式电容振荡电路”，如下图所示。

MCU三点式电容振荡电路

    其中，Y1是晶体，相当于三点式里面的电感；C1和C2是电容，而5404和R1则实现了一个NPN型三极管（大家可以对照高频书里的三点式电容振荡电路）。

接下来将为大家分析一下这个电路

    首先，上面电路图中5404必须搭一个电阻，不然它将处于饱和截止区，而不是放大区，因为R1相当于三极管的偏置作用，能让5404处于放大区域并充当一个反相器，从而实现NPN三极管的作用，且NPN三极管在共发射极接法时也是一个反相器。

    其次将用通俗的方法为大家讲解一下这个三点式振荡电路的工作原理。

    众所周知，一个正弦振荡电路的振荡条件为：系统放大倍数大于1，这个条件较容易实现；但另一方面，还需使相位满足360°。而问题就在于这个相位：由于5404是一个反相器，因此已实现了180°移相，那么就只需C1、C2和Y1再次实现 180°移相就可以了。恰好，当C1、C2和Y1形成谐振时，就能实现180移相；最简单的实现方式就是以地作为参考，谐振的时候，由于C1、C2中通过的电流相同，而地则在C1、C2之间，所以恰好电压相反，从而实现180移相。

    再则，当C1增大时，C2端的振幅增强；当C2降低时，振幅也增强。有时即使不焊接C1、C2也能起振，但这种现象不是由不焊接C1、C2的做法造成的，而是由芯片引脚的分布电容引起，因为C1、C2的电容值本来就不需要很大，这一点很重要。

那么，这两个电容对振荡稳定性到底有什么影响呢？

    由于5404的电压反馈依靠C2，假设C2过大，反馈电压过低，这时振荡并不稳定；假设C2过小，反馈电压过高，储存能量过少，则容易受外界干扰，还会辐射影响外界。而C1的作用与C2的则恰好相反。在布板的时候，假设为双面板且比较厚，那么分布电容的影响则不是很大；但假设为高密度多层板时，就需要考虑分布电容，尤其是VCO之类的振荡电路，更应该考虑分布电容。

    因此，那些用于工控的项目，建议最好不要使用晶体振荡，而是直接接一个有源的晶振。

    很多时候大家会采用32.768K的时钟晶体来做时钟，而不是通过单片机的晶体分频来做时钟，其中原因想必很多人也不明白，其实上这是和晶体的稳定度有关：频率越高的晶体，Q值一般难以做高，频率稳定度也比较差；而 32.768K晶体在稳定度等各方面的性能表现都不错，还形成了一个工业标准，比较容易做高。另外值得一提的是，32.768K是16 bit数据的一半，预留最高1 bit进位标志，用作定时计数器内部数字计算处理也非常方便。

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五、常用电路基础公式

1.欧姆定律计算

    计算电阻电路中电流、电压、电阻和功率之间的关系。

    欧姆定律解释了电压、电流和电阻之间的关系，即通过导体两点间的电流与这两点间的电势差成正比。说明两点间的电压差、流经该两点的电流和该电流路径电阻之间关系的定律。该定律的数学表达式为V= IR，其中V是电压差，I是以安培为单位的电流，R是以欧姆为单位的电阻。若电压已知，则电阻越大，电流越小。

2.计算多个串联或并联连接的电阻的总阻值

3.计算多个串联或并联连接的电容器的总容值

4.电阻分压计算

    计算电阻分压器电路的输出电压，以实现既定的阻值和电源电压组合。

    什么是分压器?

    分压器是一个无源线性电路，能产生一个是其输入电压(V1)一部分的输出电压(Vout)。分压器用于调整信号电平，实现有源器件和放大器偏置，以及用于测量电压。欧姆定律解释了电压、电流和电阻之间的关系，即通过两点间导体的电流与这两点间的电势差成正比。

    这是一个说明两点间的电压差、流经该两点的电流和该电流路径电阻之间关系的定律。该定律的数学表达式为V= IR，其中V是电压差，I是以安培为单位的电流，R是以欧姆为单位的电阻。若电压已知，则电阻越大，电流越小。

5.电流分流器，电阻计算

    计算连接到电流源的多至10个并联电阻上流过的电流：

6.电抗计算

    计算指定频率下电感器或电容器的电抗或导纳大小。

    感抗/导纳：

    容抗/导纳：

7.RC 时间常数计算器

    计算电阻与电容的积，亦称RC时间常数。该数值在描述电容通过电阻器进行充电或放电的方程式中出现，表示在改变施加到电路的电压后，电容器两端的电压达到其最终值约63%所需的时间。同时该计算器也会计算电容器充电到指定电压所存储的总能量。

    如何计算时间常数：时间常数(T)可由电容(C)和负载电阻(R)的值确定。电容器(E)中存储的能量(E)由两个输入确定，即由电压(V)和电容决定。

8.LED串联电阻器计算器

    计算在指定电流水平下通过电压源驱动一个或多个串联LED所需的电阻。注意：当为此目的选择电阻器时，为避免电阻器温度过高，请选择额定功率是下方计算出的功率值的2至10倍之间的电阻器。

9.dBm转W换算

10.电感换算

11.电容器换算表

    换算包括pF、nF、μF、F在内的不同量级电容单位之间的电容测量值。

12.电池续航时间

    电池续航时间计算公式：电池续航时间=电池容量(mAh)/ 负载电流(mA)

    根据电池的标称容量和负载所消耗的平均电流来估算电池续航时间。电池容量通常以安培小时(Ah)或毫安小时(mAh)为计量单位，尽管偶尔会使用瓦特小时(Wh)。

    将瓦特小时除以电池的标称电压(V)，就可以转换为安培小时，公式如下：Ah= Wh /V安培小时(亦称安时)，是一种电荷度量单位，等于一段时间内的电流。一安时等于一个小时的一安培连接电流。毫安小时或毫安时是一千分之一安培小时，因此1000mAh 电池等于1Ah电池。上述结果只是估算值，实际结果会受电池状态、使用年限、温度、放电速度和其它因素的影响而发生变化。如果所用电池是全新的高质量电池，在室温下工作且工作时间在1小时到1年之间，则这种预估结果最贴近实际结果。

13.PCB 印制线宽度计算

    使用IPC-2221标准提供的公式计算铜印刷电路板导体或承载给定电流所需“印制线”的宽度，同时保持印制线的温升低于规定的极限值。此外，如果印制线长度已知，还会计算总电阻、电压降和印制线电阻引起的功率损耗。由此求得的结果是估算值，实际结果会随应用条件而发生变化。我们还应注意，与电路板外表面上的印制线相比，电路板内层上的印制线所需的宽度要大得多，请使用适合您情况的结果。

    如何计算印制线宽度：首先，计算面积：面积[mils^2]= (电流[Amps]/(k*(温升[℃])^b))^(1/c)

    然后，计算宽度：宽度[mils]= 面积[mils^2]/(厚度[oz]*1.378[mils/oz])用于IPC-2221内层时：k= 0.024、b= 0.44、c= 0.725用于IPC-2221外层时：k= 0.048、b= 0.44、c= 0.725其中k、b和c是由对IPC-2221曲线进行曲线拟合得出的常数。

    公值：厚度：1oz     环境温度：25C     温升：10C

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六、20个需要掌握的模拟电路

桥式整流电路

    二极管的单向导电性：二极管的PN结加正向电压，处于导通状态；加反向电压，处于截止状态。其伏安特性曲线，如下图。

    理想开关模型和恒压降模型：理想模型指的是在二极管正向偏置时，其管压降为0，而当其反向偏置时，认为它的电阻为无穷大，电流为零，就是截止。恒压降模型是说当二极管导通以后，其管压降为恒定值，硅管为0.7V，锗管0.5V。

    桥式整流电流流向过程：当u2是正半周期时，二极管Vd1和Vd2导通；而二极管Vd3和Vd4截止，负载RL的电流是自上而下流过负载，负载上得到了与u2正半周期相同的电压。在u2的负半周，u2的实际极性是下正上负，二极管Vd3和Vd4导通而Vd1和Vd2截止，负载RL上的电流仍是自上而下流过负载，负载上得到了与u2正半周期相同的电压。

电源滤波器

    电源滤波的过程分析：电源滤波是在负载RL两端并联一只较大容量的电容器。由于电容两端电压不能突变，因而负载两端的电压也不会突变，使输出电压得以平滑，达到滤波的目的。

• 波形形成过程

    输出端接负载RL，当电源供电时，向负载提供电流的同时也向电容C充电，充电时间常数：τ=(Ri∥RL·C)≈Ri·C

    一般Ri远小于RL，忽略Ri压降的影响，电容上电压将随u2迅速上升。

• 当ωt=ωt1时，有u2=u0，此后u2低于u0，所有二极管截止，这时电容C通过RL放电，放电时间常数为RLC，放电时间慢，u0变化平缓。
• 当ωt=ωt2时，u2=u0, ωt2后u2又变化到比u0大，又开始充电过程，u0迅速上升。
• 当ωt=ωt3时，有u2=u0，ωt3后，电容通过RL放电。

    如此反复，周期性充放电。由于电容C的储能作用，RL上的电压波动大大减小了。电容滤波适合于电流变化不大的场合。LC滤波电路适用于电流较大，要求电压脉动较小的场合。

• 滤波电容的容量和耐压值选择

    电容滤波整流电路输出电压Uo在√2·U2~0.9·U2之间，输出电压的平均值取决于放电时间常数的大小。

    电容容量RLC≧(3~5)·T/2，其中T为交流电源电压的周期。实际中，经常进一步近似为Uo≈1.2·U2整流管的最大反向峰值电压URM=√2·U2，每个二极管的平均电流是负载电流的一半。

信号滤波器

    信号滤波器的作用：把输入信号中不需要的信号成分衰减到足够小的程度，但同时必须让有用信号顺利通过。

• 与电源滤波器的区别和相同点

    区别：信号滤波器用来过滤信号，其通带是一定的频率范围，而电源滤波器则是用来滤除交流成分，使直流通过，从而保持输出电压稳定；交流电源则是只允许某一特定的频率通过。

    相同点：都是用电路的幅频特性来工作。

• LC串联和并联电路的阻抗计算

    串联时，电路阻抗为：

Z=R+j(XL-XC)=R+j(ωL-1/ωC)

    并联时，电路阻抗为：

    考虑到实际中，常有R<<ωL，所以有：

    幅频关系和相频关系曲线，如下：

    通频带曲线，如下图所示。

微分&积分电路

微分和积分电路，如下图。

    微分电路可把矩形波转换为尖脉冲波，主要用于脉冲电路、模拟计算机和测量仪器中，以获取蕴含在脉冲前沿和后沿中的信息，例如提取时基标准信号等。

    积分电路使输入方波转换成三角波或者斜波，主要用于波形变换、放大电路失调电压的消除及反馈控制中的积分补偿等场合。其主要用途有：

• 在电子开关中用于延迟；
• 波形变换；
• A/D转换中，将电压量变为时间量；
• 移相。

共射极放大电路

    共射极放大电路如下图。

    共射极放大电路的结构简单，具有较大的电压放大倍数和电流放大倍数，输入和输出电阻适中，但工作点不稳定，一般用在温度变化小，技术要求不高的情况下。

    特点：

• 输入信号和输出信号反相。
• 有较大的电流和电压增益。
• 一般用作放大电路的中间级。
• 共射极放大器的集电极跟零电位点之间是输出端，接负载电阻。

分压偏置式共射极放大电路

    分压偏置式共射极放大电路，如下图。

    分压偏置式共射极放大电路即基极分压式射极偏置电路，是BJT的放大电路的三种组态之一。三种组态分别为：共射，共集，和共基。

    其中共集组态具有电流放大作用。输入电阻最高，输出电阻最小。共基组态具有电压放大作用，输入电阻最小，输出电阻较大。而共射组态既具有电压放大也具有电流放大作用。输入电阻居中，输出电阻较大。

    因此，共集组态多用于多级放大电路的输入级或输出级或缓冲级。共基组态常用于高频或宽频带低输入阻抗的场合。而共射组态常用于放大电路的中间级。

共集电极放大电路

    共集电极放大电路(射级跟随器)，如下图所示。

    共集电极放大电路是从发射极输出信号的，信号波形和相位基本与输入相同，因而又称射极输出器或射极跟随器，简称射随器，常用作缓冲器使用。

    共集电极放大电路常作为电流放大器使用，它的特点是高输入阻抗，电流增益大，但是电压输出的帽度几乎没有放大，也就是输出电压接近输入电压，而由于输入阻抗高而输出阻抗低的特性，也常作为阻抗变换器使用。

电路反馈框图

    电路反馈框图，如下。

    反馈，就是把放大电路的输出量的一部分或全部，通过反馈网络以一定的方式又引回到放大电路的输入回路中去，以影响电路的输入信号作用的过程。

    放大电路静态工作点会随温度的变化而上下波动，其放大倍数不稳定，为了稳定放大电路的静态工作点，可采用分压式工作点稳定电路，在电路中引入一个直流电流负反馈。

    为了提高输入电阻，降低输出电阻，可采用射极输出器，在射极输出器电路中引入电压串联负反馈。

二极管稳压电路

    二极管稳压电路，如下图。

    稳压二极管，是指利用pn结反向击穿状态，其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的现象，制成的起稳压作用的二极管。

    稳压二极管的伏安特性曲线的正向特性和普通二极管差不多，反向特性是在反向电压低于反向击穿电压时，反向电阻很大，反向漏电流极小。但是，当反向电压临近反向电压的临界值时，反向电流骤然增大，称为击穿，在这一临界击穿点上，反向电阻骤然降至很小值。尽管电流在很大的范围内变化，而二极管两端的电压却基本上稳定在击穿电压附近，从而实现了二极管的稳压功能。

串联稳压电路

    串联稳压电路，如下图。

    串联型稳压电路，除了变压、整流、滤波外，稳压部分一般有四个环节：调整环节、基准电压、比较放大器和取样电路。

    当电网电压或负载变动引起输出电压V0变化时，取样电路将输出电压V0的一部分馈送回比较放大器和基准电压进行比较。

    其产生的误差电压经放大后去控制调整管的基极电流，自动地改变调整管集—射极间的电压，补偿V0的变化，从而维持输出电压基本不变。

差分放大电路

    差分放大电路，如下图。

    差分放大电路具有电路对称性的特点，此特点可以起到稳定工作点的作用，被广泛用于直接耦合电路和测量电路的输入级。

    差分放大电路有差模和共模两种基本输入信号，由于其电路的对称性，当两输入端所接信号大小相等、极性相反时，称为差模输入信号；当两输入端所接信号大小相等、极性相同时，称为共模信号。通常我们将要放大的信号作为差模信号进行输入，而将由温度等环境因素对电路产生的影响作为共模信号进行输入，因此我们最终的目的，是要放大差模信号，抑制共模信号。

    差分放大电路是直接耦合放大电路的基本组成单元，该电路对于不同的输入信号有不同的作用，对于共模信号起到很强的抑制作用，而对差模信号起到放大作用，并且电路的放大能力与输出方式有关。

场效应管放大电路

    场效应管放大电路，如下图。

    场效应管与晶体管一样，也具有放大作用，但与普通晶体管是电流控制型器件相反，场效应管是电压控制型器件。它具有输入阻抗高、噪声低的特点。

    场效应管的3个电极，即栅极、源极和漏极分别相当于晶体管的基极、发射极和集电极。

    MOS管能工作在放大区，而且很常见。做镜像电流源、运放、反馈控制等，都是利用MOS管工作在放大区。由于MOS管的特性，当沟道处于似通非通时，栅极电压直接影响沟道的导电能力，呈现一定的线性关系。由于栅极与源漏隔离，因此其输入阻抗可视为无穷大，当然，随频率增加阻抗就越来越小，一定频率时，就变得不可忽视。这个高阻抗特点被广泛用于运放，运放分析的虚连、虚断两个重要原则就是基于这个特点。这是三极管不可比拟的。

选频(带通)放大电路

    选频(带通)放大电路，如下图。

    选频放大电路通常位于接收系统的前端，放大的信号幅度小、频率高，亦称高频小信号谐振放大器或带通放大器。

运算放大电路

    运算放大电路如下图。

    电路中的运算放大器，有同相输入端和反相输入端，输入端的极性和输出端是同一极性的就是同相放大器，而输入端的极性和输出端相反极性的则称为反相放大器。

    同相输入的输入阻抗高，反相输入的输入阻抗低。同相输入的输入阻抗基本上由同相端并联的偏置电阻决定，这个电阻可以用得很大 ；反相输入时，由于有反馈电阻并联于反相端与输出端之间，这个反馈电阻不可能用得很大，所以反相输入的输入阻抗比较低。

差分输入运算放大电路

    差分输入运算放大电路，如下图。

    输出电压与运放两端的输入电压差成比例，能实现减法运算。常用作减法运算以及测量放大器。

电压比较器

    电压比较器是对输入信号进行鉴别与比较的电路，是组成非正弦波发生电路的基本单元电路。常用的电压比较器有单限比较器、滞回比较器、窗口比较器、三态电压比较器等。

    电压比较器它可用作模拟电路和数字电路的接口，还可以用作波形产生和变换电路等。利用简单电压比较器可将正弦波变为同频率的方波或矩形波。

RC振荡电路

    采用RC选频网络构成的振荡电路称为RC振荡电路，它适用于低频振荡，一般用于产生1Hz~1MHz的低频信号。电路由放大电路、选频网络、正反馈网络，稳幅环节四部分构成。主要优点是结构简单，经济方便。根据RC选频网络的不同形式，可以将RC振荡电路分为RC超前（或滞后）相移振荡电路和文氏电路振荡电路。

LC振荡电路

    LC电路，也称为谐振电路、槽路或调谐电路，是包含一个电感（用字母L表示）和一个电容（用字母C表示）连接在一起的电路。该电路可以用作电谐振器（音叉的一种电学模拟），储存电路共振时振荡的能量。

    LC电路既用于产生特定频率的信号，也用于从更复杂的信号中分离出特定频率的信号。它们是许多电子设备中的关键部件，特别是无线电设备，用于振荡器、滤波器、调谐器和混频器电路中。

石英晶体振荡电路

    石英晶体是石英晶体谐振器的简称，将二氧化硅结晶体按一定的方向切割成很薄的晶片，再将晶片两个对应的表面抛光和涂敷银层，并作为两个极引出管脚，加以封装，就构成石英晶体谐振器。它具有非常稳定的固有频率。

    石英晶体的形状呈六角形柱体，需切割成适当尺寸之后才能使用。为得到不同振荡频率的石英晶体，加工时需采用不同的切割方法。将一个切割的石英晶体夹在一对金属片中间就构成了石英晶振，它具有压电效应，即在晶片两极外加电压，晶振就会产生变形：反之如果外力使晶片变形，则在两极金属片上又会产生电压，若加适当的交变电压，石英晶体便会产生谐振。当所加的交变电压频率恰为石英晶体自然谐振频率时，其振幅最大。

功率放大电路

    功率放大电路是一种以输出较大功率为目的的放大电路。它一般直接驱动负载，带载能力要强。功率放大电路通常作为多级放大电路的输出级。

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七、遥控器背光照明电路

 想通过红外发射管取信号。拆开看了下，红外发射管一端直接接地，另一端通过一个三极管接VCC。

    因为遥控器不带背光，晚上开遥控器的时候需要开灯才可以看清，所以想自己加个背光，用起来方便点。

    要求是：

• 供电为两个AA电池（3V）。
• 待机低功耗。
• 延时5秒左右关闭，关闭时“干脆利落”，因为自己之前做过锂电池供电单按键的开关，延时后有一段时间会微亮，过很久才会完全关闭，用在这里肯定不合适了。
• 不干扰发射管正常工作自己有常见的容阻，三极管只有8050和8550，电路是越简单越好。

    电路效率无所谓，只要低待机功耗就好。另外想把遥控器改锂电池，手头有不少100MAH的小锂电池，想改到遥控器上，不知道能不能做一个低待机功耗的锂电池降压电路，吧锂电池降压到2个1.5V电池的电压范围内？

    如果把原来的干电池换成使用锂电池，电路会比较简单：

    注意红外发射管最好串联一个限流电阻，锂电池的内阻比较小，放电电流较大。

    今天实际测试了一下，使用10uF 延时电容，大概在3秒，换成22uF电解，延时时长约8 ~ 10秒。

    如果还是使用普通AA 电池供电，白光二极管会亮度不足，需要增加升压驱动电路。

    升压电路使用节能灯小磁环自制的升压变压器：

    可以驱动两只或三只白光LED 串联。

    或者使用成品电感制作：

    把上面的电路组合以后的背光延时驱动电路：

...

八、自制无刷电机控制器

   很早之前就想做一款无刷电机控制器，忙于工作一直没有弄。最近有点时间画板，打样，焊接，调试，总算顺利的转起来。期间也遇到很多问题，上网查资料，自己量波形前前后后搞了差不多近一个月，（中间又出差一周）总算搞的差不多了，特意写个总结。​​[付费]STM32嵌入式资料包​​

    板子外观100*60mm 中等大小。DC 12V输入，设计最大电流10A.（实际没试过那么大的电机，手头的电机也就5 6A的样子）硬件上可以切换有感（HALL）和无感(EMF)两种模式，外部滑动变阻器调速 预留有 PWM输入、刹车、正反转、USB和uart等接口。

    先来说下原理无刷电机其实就是直流电机，和传统的DC电机是一样的，只是把有刷的电滑环变成了电子换向器。

    因为少了电滑环的摩擦所以寿命静音方面有了很大的提升，转速也更高。

    当然难点就在如何获取当前转子的位置好换相，所以又分为两种有感和无感。

    有感就是在电机端盖的部位加装霍尔传感器分别相隔30度或60度。无感就是靠检测悬浮相的感应电动势过零点（后面细讲）。

    当然各有各的优缺点，有感在低速方面好，可以频繁启停换相。无感的结构简单成本低，航模上应用居多。

    先说有感，电源首先被分成了3个绕组U V W这个交流电还是有区别的。

    它只是3个h桥按一定的顺序导通模拟出来的，本质还是直流电。电机靠hall位置按一定顺序换相，转速与电压电流有关。这一点切记，不是换的越快转的越快。（位置决定换相时刻，电压决定转速）一般调速就是调电压，6步pwm方式是目前常用的。当然后续还有foc等更好算法。

    硬件部分网上基本都是成熟的方案。三相H桥，H桥一般有上臂mos和下臂mos组成，如果只是简单的做演示上臂选pmos下臂选nmos控制电路简单直接用单片机的io就可以驱动。但是pmos低内阻的价格高。功率上面很难做大。

    这也就是为什么基本所有的商业控制器全是nmos的原因。

    但是上臂用nmos存在一个问题vgs控制电压大与vcc 4v以上才能完全导通。为了简化电路采用了ir公司出的驱动ic，它内部有自举升压电路。外部仅需一个续流的二极管及储能电容即可。

    有感模式控制相对简单，3个霍尔传感器输出一般都是数字信号，分压后直接接单片机io。

    当然控制方式上也就简单很多，三个霍尔接中断输入，在中断处理程序中根据组合状态换相，程序上也没什么复杂的。主程序 一直检测ad值，改变pwm占空比，及电流保护等。

    如下一个典型的换相代码。STM32 有两个高级定时器tim1 tim8 可以输出4组互补型pwm，还可以设定死区时间等，使用上非常方便。

    下图为uvw三相的霍尔检测到的电平及w相的波形。

    下图为 uvw三相波形及w相霍尔电平

    下图为 w相电平， w相上臂on 下臂pwm ，w相霍尔信号。

    下图为w相ir2304芯片输出，上臂电压可明显看到已高于vcc，下臂为pwm信号

    再说说无感模式，由于没有了霍尔，电机无法知道转子当前的位置所以就无法换相，而感应电动势也只有在转起来之后才有，所以无感模式的启动是个难点。

    一般方法都是分三段法：1 预定位 2 启动 3 进入闭环反馈

    正如网友说的江湖一层纸，戳破不值半文钱。

    1. 预定为就是强制给某一相通电一段时间，让电机定位到这个位置。占空比30-50%不要太大，可能会发热。

    2. 启动，就是逐步的强制换相，当然要有个加速的过程，使电机转起来。

    这个过程太慢会抖动反转，太快会丢步。参数需要一点点试，有点像控制步进电机。要能使电机转的能产生电动势，我也是参照的德国MK 电调的算法。

    每次延时时间比上一次少1/25，形成一个加速的过程，直到电机完全转起来产生足够的电动势。

    3. 闭环反馈控制换相跟有感差不多一样。

speed_duty=30; //30% start
BLDC_PHASE_CHANGE(Step[Phase]); //固定一相
Delay_MS(200);


speed_duty=pwm;
timer = 300;
while(1)
{
for(i=0;i<timer; i++)
{
Delay_US(120);   //等待
}
timer-= timer/25+1;
if(timer < 25)
{   
if(TEST_MANUELL)
{
timer = 25;   //开环强制换向
}
else
{
bldc_dev.motor_state=RUN;
break;
}    
}
Phase++;
Phase %= 6;
BLDC_PHASE_CHANGE(Step[Phase]); //
}

    说到感应电动势很多人不明白，先来说说电流，电机线圈的内阻通常很小比如0.2欧，电机的电压比如10v，按理来说电流100a为何电机不烧哪？

    其实电机线圈在通电的一瞬间并不是完全导通的，因为有反向电动感应势的存在，可能有-9.8v。10v-9.8v = 0.2v /0.2 = 1A.这样算起来电流还合理。

    在说说那个初中学习的法拉第 ，当线圈切割磁场时会产生感应电动势，根据右手定则，初中物理知识。

    如下图当ac相在通电12v的情况下，静止状态下正中间中性点理论为6v，但是转起来就不一定了，因为b相实际是在切割磁场，是会产生电动势的。而电动势的大小正负取决与当前在磁场ns极的位置。当切割ns时为-1，切割sn时为1，平行时为0.

    利用这一特性不就刚好可以获得转子的位置吗？

    首先检测电路网上已经一大很成熟了。

    如下图，当然很多时候需要在4.7k对地的电阻上并一个100nf的电容，做一个低通滤波。也可以在软件中做滤波处理。

    我们所要做的就是检测这个悬浮相的电动势过零点。

    网上常用的两种方法：1 单片机ad采集；2 比较器比较。我选择了比较器lm339价格已经很便宜了，在高速上比ad有明显优势，只要比较cin bin ain 与n点的压差即可获得零点。

    理想很完美，现实很残酷，实际中根本得不到这么完美的波形。
    如下图，这个已经是比较好的了，还是有很多毛刺。这个给单片机中断，肯定一大堆问题，严重的换错相烧MOS管。

    为什么会有这些毛刺哪，有些还挺有规律。

    参考了网上的介绍，这中间还有一个叫消磁的东西。

    原理不深究了，反正时间很短，软件上做一个滤波消掉就可以了。

    进入中断函数后做如下处理 ，定时器的中断我暂时用的20us。

const unsigned int FilterNums = 0xff;
static unsigned int nums =0;
static unsigned int Queue_UStatus =0;
static unsigned int Queue_VStatus =0;
static unsigned int Queue_WStatus =0;
static unsigned char EMF_SVal =0;
unsigned char Filter_U_Status=0;
unsigned char Filter_V_Status=0;
unsigned char Filter_W_Status=0;
unsigned char EMF_Val=0;
unsigned int status_h;
unsigned int status_l;
unsigned int Delay30deg =0;
/* 清除中断标志位 */
if ( TIM_GetITStatus(TIM3 , TIM_IT_Update) != RESET )
{
TIM_ClearITPendingBit(TIM3 , TIM_FLAG_Update);
}

    至于网上说检测到过零点后，延时30度换相，对电源效率有影响。我试了下，好像没什么明显的差异。也有人说在大功率的电机下不延时反而更平滑等等。真实怎样有待各位实际实验了。

    最后秀几张转起来的照片。

硬盘电机 无感模式

电动工具电机 有感模式

加装散热片的样子

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九、十种全波整流电路

本文图中电路的名称皆为自己的命名，只是为了区分，除非特殊说明，增益均按1设计。

十种全波整流电路

    图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益。

    图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2。

    图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3。

    图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点。

    图5 和 图6 要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计。

    图7正半周,D2通,增益=1+(R2+R3)/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K。

    图8的电阻匹配关系为R1=R2。

    图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称。

    图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性。

    图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合(乘积)作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡。

    精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态。

结论

    虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种。

    图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波。

    图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了。

    图3的优势在于高输入阻抗。

    其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激. 有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高。

    两个单运放型虽然可以实现整流的目的,但是输入\输出特性都很差.需要输入\输出都加跟随器或同相放大器隔离。

    各个电路都有其设计特色,希望我们能从其电路的巧妙设计中,吸取有用的.例如单电源全波电路的设计,复合反馈电路的设计,都是很有用的设计思想和方法,如果能把各个图的电路原理分析并且推导每个公式,会有受益的。

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十、电路原理图分析方法

电子电路原理图的概念

    由金属导线和电气、电子部件组成的导电回路，称为电路。在电路输入端加上电源使输入端产生电势差，电路连通时即可工作。电流的存在可以通过一些仪器测试出来，如电压表或电流表偏转、灯泡发光等；按照流过的电流性质，一般把它分为两种：直流电通过的电路称为“直流电路”，交流电通过的电路称为“交流电路”。

    电子电路图一般由电路原理图、方框图和装配（安装）图构成，其中电路原理图是电子电路图的重要组成部分，它是由各种代表实际电子元器件的符号（图形、文字）及注释性字符组成的。从电路原理图我们可以看出每个电子元器件的具体参数（如型号、标称值）及各个元器件之间的连接关系。

    识图，是从事电子技术工作人员的一项基本功，通过识图可以帮助人们去尽快地熟悉设备的构造、工作原理，了解各种元器件、仪表的连接以及安装;识图也是进行电子制作或维修的前提;识图也有助于我们迅速熟悉了解各种新型的电子仪器及设备。

电子电路原理图的识图方法

    识读电子电路原理图必须了解掌握一定的电子技术的基本知识，但是，即使具备一定的电子技术基础知识，在刚开始接触电路图时也会感到有些困难，但从多年 从事电子技术教学的经验中，我觉得识读电子电路原理图还是有一定方法可以遵循的，下面我想结合光控和声控延时照明楼道灯电路做一总结，电路如下图所示。　　

将电路解体分块，分成若干单元电路

    一些复杂的电路，通常可以按照电路所实现的功能分为几个部分，这样可以把一个复杂的电路分解成若干简单的电路来分析， 简化了分析电路的难度。如光控和声控延时照明楼道灯电路可分解成声控接收放大电路、单稳态延时电路、光控电路和电源电路四个部分。每个部分的分界线如上图所示（注：C2属于电源电路部分）。又如调幅收音机电路可以分解成输入回路、混频、中放、前置低放、功放这几个单元电路。

掌握典型单元电路的结构及特点

    常见的典型单元电路有放大电路、振荡电路、滤波电路等，相x关推荐:各种滤波电路及原理。这些单元电路通常是以三极管或集成电路作为核心器件来组成的，并具 备一定的结构形式，一些复杂的电路都是在这些典型单元电路基础上进行扩充来构成的。如放大电路通常是以三极管或集成运放为核心的单元电路，它的结构特点是 有一个输入端和一个输出端;振荡电路通常也是以三极管或集成运放为核心的单元电路，它的结构特点是没有对外的电路输入端，在三极管或集成运放的输入端与输 出端之间接有一个具有选频功能的正反馈网络;滤波电路通常以集成运放为核心，它的结构特点是含有电容器或电感器，并在输出端与输入端之间接有反馈元件。

    在上图中，声控接收放大电路是以三极管VT1、VT2为核心的单元电路，光控电路是以VT3为核心的单元电路。又如在触发器电路中，基本RS触发器作为存储 单元电路是构成其它复杂触发器的基本逻辑单元，如同步RS触发器，是在基本RS触发器的基础上再增加两个与非门形成的，主从RS触发器又是由两个同步RS 触发器构成的，主从JK触发器则又是在主从RS触发器的基础上再增加两个与门而形成的，可见，同步RS触发器、主从RS触发器、主从JK触发器都是在基本 RS触发器基础上进行逐步扩充而形成的，基本RS触发器是构成这些复杂触发器的基本逻辑单元，掌握它为我们研究后面几种类型触发器打下基础。

了解电源电路的特点

    电子电路通常以直流稳压电源作为电源给电路提供能量，直流稳压电源通常由变压、整流、滤波和稳压四个部分构成，通过这四个部分的电 路，将交流电转换成直流电。如图1中交流220V电压经C1、R1降压、VDW二极管限幅、VD1整流后，得到直流电压经C2电容滤波以后，为整个电路提 供工作电压。又如一些门铃电路、充电电路、开关电路，在给这些电路供电时，通常都是将220V市电经变压器降压、四个二极管组成的整流桥整流、电容滤波及 稳压管稳压这几个环节将直流电转变成交流电为电路提供稳定的电源。

将电路归类，按类别研究电路

    电子电路通常可分为以下几种常见类别：报警电路、门铃电路、振荡电路、电源电路、照明与彩灯控制电路、开关与检测电路、传感器应用电路、555定时器应用电路等，相x关推荐:15个有趣的555电路，没事可以自己做一做。上述每种类别电路虽然所采用的电子元器件不同，但电路实现的功能基本是相同的，所以可以从电路所实现功能入手来分析电路。另外，了解一些器件的典型电路结构及其特点，也为我们分析一些复杂电路带来方便。如555定时器典型电路主要包括用555定时器组成的单稳态触发 器、多谐振荡器、双稳态触发器，用这些典型电路可以构成相应的应用电路，如由555组成的单稳态触发器可构成触摸开关电路、定时器等，由555组成的多谐 振荡器可构成时钟脉冲发生器等，由555组成的双稳态触发器可构成逻辑电平测试电路等。如上图，楼道灯所具备的延时功能就是由555定时器构成的单稳态触 发器来实现的。

由浅入深研究某个类别电路

    例如门铃电路，我们可以先掌握简单门铃电路的原理，然后再进一步研究简单变调门铃电路、双音调门铃电路的原理，因为后面两种类型的门铃电路是在简单门铃电路基础上加以改进扩充而形成的。如上图，是光控和声控延时开关电路，我们可以先从相对简单的光控开关电路开始研究，在此 基础上再研究光控延时开关电路，最后再研究声光双控延时开关电路就相对容易些了。​

电路分析方法盘点

直流等效电路分析法

    在分析电路原理时，要搞清楚电路中的直流通路和交流通路。直流通路是指在没有输入信号时，各半导体三极管、集成电路的静态偏置，也就是它们的静态工作点。交流电路是指交流信号传送的途径，即交流信号的来龙去脉。

    在实际电路中，交流电路与直流电路共存于同一电路中，它们既相互联系，又互相区别。

    直流等效分析法，就是对被分析的电路的直流系统进行单独分析的一种方法，在进行直流等效分析时，完全不考虑电路对输入交流信号的处理功能，只考虑由电源直流电压直接引起的静态直流电流、电压以及它们之间的相互关系。

    直流等效分析时，首先应绘出直流等效电路图。绘制直流等效电路图时应遵循以下原则：电容器一律按开路处理，能忽略直流电阻的电感器应视为短路，不能忽略电阻成分的电感器可等效为电阻。取降压退耦后的电压作为等效电路的供电电压;把反偏状态的半导体二极管视为开路。

交流等效电路分析法

    交流等效电路分析法，就是把电路中的交流系统从电路分分离出来，进行单独分析的一种方法 。

    交流等效分析时，首先应绘出交流等效电路图。绘制交流等效电路图应遵循以下原则：把电源视为短路，把交流旁路的电容器一律看作短路把隔直耦合器一律看成短路。

时间常数分析法

    时间常数分析法主要用来分析R，L，C和半导体二极管组成电路的性质，时间常数是反映储能元件上能量积累快慢的一个参数，如果时间常数不同，尽管电路的形式及接法相似，但在电路中所起的作用是不同的。常见的有耦合电路，微分电路，积分电路，钳位电路和峰值检波电路等。

频率特性分析法：

    频率特性分析法主要用来分析电路本身具有的频率是否与它所处理信号的频率相适应。分析中应简单计算一下它的中心频率，上下限频率和频带宽度等。通过这种分析可知电路的性质，如滤波，陷波，谐振，选频电路等。​

总结

    以上是小编根据多年的学习、积累、摸索及实践并参考相.关书籍及资料总结的几点电子电路原理图的识图方法，其中前面三种方法主要是分析具体电路的常用方法，后面两种方法可供我们自学电路或进行教学时做以参考。这些方法有相通之处，即可以单独使用，也可以融会贯通。

    当然，电子电路原理图的识图方法还有很多，如按照信号的流程和变化、先找熟悉的元器件或电路、化特殊为一般等，我们可以根据具体电路和个人识图习惯来进行选用。另外，我认为要想更好的识读电子电路原理图，还需平时多看、多读、多分析、多理解各种电路图，积累适用于自己的识图方法。当然也可以多阅读相.关方面的书籍及资料，图见多了，分析起来必然更加得心应手，同时还应多向有经验的同行请教学习，这些都可以不断提高自己的识图水平，使自己能够快速、准确地读懂电路原理图。

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十一、常用外围电路设计，硬件电路设计参考及注意事项

按键电路的常用设计参考

1、R1上拉电阻  将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态。(个人建议加上)

2、C1电容    减小按键抖动及高频信号干扰。(个人建议加上)

3、R2限流电阻(取值100欧~10k不等，如果有设置内部上拉，该值不能太大，否则电流不足以拉低IO口)  保护IO口 防止过流过高电压烧坏IO口，对静电或者一些高压脉冲有吸收作用。(个人建议加上)

4、D1 ESD二极管 静电保护二极管，防止静电干扰或者损坏IO口。(这个根据PCB的成本及防护级别要求来决定添加与否)

外接信号输入设计参考

    这和按键有点类似。

1、R3上拉电阻  将不确定的信号通过一个电阻钳位在高电平，维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态。(如果外接的连接线比较长，芯片内部上拉能力比较弱，则建议加上。平时通信距离不长，有内部上拉则可以省略)

2、C2电容 防止高频信号干扰。(注意，如果输入频率信号比较大,C2容值要对应减少，或者直接省略C2)

3、R4限流电阻 保护IO口 防止过流过高电压烧坏IO口，对静电或者一些高压脉冲有吸收作用。(个人建议加上)

4、D2 ESD二极管 静电保护二极管，防止静电干扰或者损坏IO口。(这个根据PCB的成本及防护级别要求来决定添加与否)

输出电路继电器设计参考

1、U1光耦 分离高低压，防止高压干扰，实现电气隔离

2、D5 1N4148 续流二极管 bai保护元件不被感应电压击du穿或烧坏，以并联的方式接到产生感应电动势的元件两端，并与其形成回路，使其产生的高电动势在回路以续电流方式消耗，从而起到保护电路中的元件不被损坏的作用。

达林顿晶体管设计参考应用

达林顿晶体管，小伙伴们一般常用于步进电机驱动，其实可以用于电机调速，大功率开关电路，驱动继电器，驱动功率比较大的LED光源，利用PWM来调节亮度哦。

1、R6 R7 R8电阻 用于限流，防止ULN2001损坏，导致高压直接输入到MCU的IO（由于ULN2001D本身自带2.7K电阻，这里的R6 R7 R8可以省略,如果某些驱动芯片没带电阻最好自己加上,具体情况可以查看选用芯片的数据手册作决定）

2、COM 端接电源 当输出端接感性负载的时候，负载不需要加续流二极管，芯片内部设计有二极管，只需 COM口接负载电源即可，当接其他负载时，COM口可以不接。

3、在使用阻容降压电路为 ULN2001D 供电时，由于阻容降压电压无法阻止电网上的瞬态高 压波动，必须在 ULN2001D 的 COM 端与地端就近接一个 104 电容，其余应用场合下， 该电容可以不添加。 

运算放大器设计参考应用

利用运放巧妙采集负载的当前电流，可以准确知道当前负载运行情况，有没有正常工作，非常好用哦。运算放大器还有很多很精妙很实用的电路，以后会一一跟大家分享，大家有空也可以网上搜一搜运放的一些经典电路，很多可以参考的地方。

1、GND2是负载的地端，通过R16电阻(根据负载电流的大小R16要选功率大一点的)接公共地，会有微小的电压差

2、该电路是同相比例运算电路，所以采样端的电压=输入端电压*(1+R9/R11)=69倍的输入电压。大家可以根据测量范围修改R9调节放大倍数。

MOS管设计参考应用(控制电源输出通断)

输入电源设计参考应用

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如果电路成本比较紧张，可根据需要适当删减元件。

1、F1自恢复保险丝，过流保护，可根据实际负载电流调整阀值大小

2、D10 肖基特二极管 减少后级电源对前级的影响，防止电源正负接反烧坏后级电路，防止电源关电时电流倒灌，但经过二极管有0.4V左右压降，需要考虑经过0.4V降压后会不会低于后级电路的正常工作电压

3、TVS管 输入电压过高保护，一般取正常输入电压的1.4倍。

十二、麦克风传感器的类别、特性及其设计选型

电源防反接保护

这里我曾近最开始接触时候也是琢磨了很久，觉得很难懂，这里好好剖析一下。其实主要两个关键点。

1.mos管导通后是可以正向反向双向流电流；

2.MOS中的体二极管是可以续流的。这和纯IGBT单管不同。

首先必须知道一点，Nmos和P mos不同，做电源反接保护一般用的P mos，如何区分呢，看栅极箭头，指向栅极的是N MOS，从栅极指出的是P MOS。下面这个是用P MOS的防反接保护电路。

当电源正接时，由于体二极管导通并有压降，导致VGs有压差，P MOS导通，电流从P MOS的漏极流向源极。而当反接时候，体二极管截止，Vgs不存在压差，截止，导致电流无法回到负极，不导通。

mos管的导通

功率驱动电路的设计是电源电路设计关键电路，而应用最多的就是MOS管，影响MOS管最为多的无非就是MOS管的输入电容，而Cgd又被称为是弥勒电容。这也是为何作为电压型驱动的开关元器件却需要有栅极驱动电阻的原因，有电阻才会形成电流。

当GS的电压上升至MOS管的阈值电压后，IGBT导通，Ids侧有电流开始流动，同时Vds电压下降（因为开始导通，内阻变小），而Vds继续下降的这个过程中，Vgs电压略微下降至一定值并几乎保持不变，维持在一定的电压平台，也就是米勒平台。实际上这个平台时候正是给Cgd电容充电。在这期间，Vds电压完全降至0V,随后Vgs电压继续上升驱动芯片的输出电压值。

所以降低米勒效应的方法总结起来就两点：降低Cgd和提高阈值电压。

但从驱动电路设计来说，可以有以下方法：

1.采用负压驱动；

2.开通与关断用不同的电阻回路，采用较小的Goff电阻；

3.采用带有米勒钳位功能的驱动芯片。

米勒钳位可以让MOS断开时，输入电容的回路直接通过钳位电路回到负极，从而极大程度降低关断瞬间中栅极电压大于阈值电压的可能性，从而降低寄生导通的概率。

开关电源

最基本的构型就是BUCK和boost电路。

开关电源的工作原理可以用上图进行说明。图中输入的直流不稳定电压Ui 经开关 S 加至输出端，S 为受控开关，是一个受开关脉冲控制的开关调整管，若使开关 S 按要求改变导通或断开时间，就能把输入的直流电压 Ui 变成矩形脉冲电压。这个脉冲电压经滤波电路进行平滑滤波后就可得到稳定的直流输出电压Uo。

后面发展有很多不同的电源拓扑结构。还有很多反激电源设计、半桥驱动，全桥驱动等都可以依靠当前的半导体公司开发的软件方便设计。比如英飞凌的dc/dc设计工具，东芝、MPS等。

输出电源的稳定性

这直接考研设计的水准。最为核心的是注意数字地和模拟地的设计。最为常用的是单点接地，最后数字地与模拟地用磁珠或者零欧姆电阻相连。旁路电容尽量靠近芯片端口，尽可能的减小FB环路，输出侧加电容等。

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十三、信号反射问题与相关电路设计技巧

信号反射现象

    信号传输过程中感受到阻抗的变化，就会发生信号的反射。这个信号可能是驱动端发出的信号，也可能是远端反射回来的反射信号。根据反射系数的公式，当信号感受到阻抗变小，就会发生负反射，反射的负电压会使信号产生下冲。信号在驱动端和远端负载之间多次反射，其结果就是信号振铃。大多数芯片的输出阻抗都很低，如果输出阻抗小于PCB走线的特性阻抗，那么在没有源端端接的情况下，必然产生信号振铃。

    什么是过冲(overshoot)：过冲就是第一个峰值或谷值超过设定电压——对于上升沿是指最高电压而对于下降沿是指最低电压。

    什么是下冲(undershoot)：下冲是指下一个谷值或峰值。过分的过冲能够引起保护二极管工作，导致过早地失效。过分的下冲能够引起假的时钟或数据错误(误作)。

    过冲非常相.关的是振铃，它紧随过冲发生，信号会跌落到低于稳态值，然后可能会反弹到高于稳态，这个过程可能持续一段时间，直到稳定接近于稳态。振铃持续的时间也叫做安定时间。振荡(ringing)和环绕振荡(rounding)的现象是反复出现过冲和下冲。

抑制信号反射等电路设计技巧

    如果时钟信号链路比较长，为了解决信号反射问题，会在时钟输出信号上串接一个比如22或者33欧姆的小电阻。

    而且随着电阻的加大，振铃会消失，然而信号上升沿不再那么陡峭了，串联电阻是为了减小反射波，避免反射波叠加引起过冲。

    这个解决方法叫阻抗匹配，阻抗在信号完整性问题中占据着极其重要的地位。

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