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硬件电路设计基础知识详解(比较器、二三极管、MOS管)

张飞电子实战营 来源:张飞电子实战营 2024-11-28 11:13 次阅读

1.比较器

比较器是能够实现比较两个输入端的电压或电流的大小功能的电路。它有两个输入端Vi+和Vi-,一个输出端Vout。输入端接的是interwetten与威廉的赔率体系 信号,输出端输出的是数字信号

1.1 过零比较器

过零比较器就是参考电压Vref=0:

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1.2 滞回比较器

对于简单比较器,当两个输入端电压极为接近时,由于输入电压的毛刺就会导致输出端产生连续跳变,就是所谓的振铃效应。为了解决这个问题,就出现了滞回比较器。滞回比较器的输入端电压逐渐增大或减小时,有两个不相等的阈值,其传输特性曲线具有滞回曲线的特性,因此具有较强的抗干扰能力。

94e24dbc-abe6-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

2.二极管

2.1 钳位二极管

二极管钳位电路利用二极管的单向导通特性,即当二极管负极电压大于正极时,二极管截止;而当正极电压大于负极并且导通之后,二极管两端电压被钳位在它的管压降上。

常见的双二极管钳位电路:

95027e66-abe6-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

Pin点的电位Upin ≥ (VDD+0.7)时,此时D1会导通,D2截止,而将Pin点的电位限制在VDD+0.7;
当Pin点的电位在范围(GND-0.7) < Upin < (VDD+0.7)时,D1截止,D2截止;
当Pin点的电位Upin ≤ (GND-0.7)时,D1截止,D2会导通而将Pin点的电位限制在GND-uD;
综上所述,Pin点的电位范围会被限制在(GND-uD) ≤ Upin ≤ (VDD+uD)

2.2 续流二极管

续流二极管在电路中反向并联在继电器或电感线圈的两端,当电感线圈断电时,其两端的电动势并不立即消失,正好与二极管形成一个回路,回路中的电流方向和二极管正向导通,此时残余电动势被释放。

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2.3 稳压二极管

稳压二极管是利用PN结反向击穿时其电流可在很大范围内变化而电压基本不变的特性。

稳压管二极管并联联入电路工作:

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3.三极管

三极管分为NPN和PNP两种类型,是流控流型的器件,它的Ib电流是可以控制Ic电流的,而且Ib是小电流,Ic是大电流,所以三极管是用小电流控制大电流的器件,用公式表示的话,就是Ib*β = Ic。一般情况下,β是在30~300之间,三极管的型号不同,三极管的放大倍数也不同,即使是同一个型号的三极管,它的放大倍数也有差异。

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3.1 NPN型

对于NPN型三极管,BE极之间相当于一个二极管。在BE极上加一个电源,当电源电压高于0.7V的时候,BE极之间的二极管就导通了;当E极电位高于B极电位时,BE之间的二极管就反向截止了,所以BE之间没有电流流过,也就是说,和二极管一样,BE极之间也是具有单向导电性的。

导通后的三极管,分为两种状态:一种是放大状态,一种是饱和状态。故三极管一共有三种状态,截止状态,饱和导通状态,放大导通状态

当VC>VB>VE时,即发射极正偏,集电极反偏,三极管处于放大状态;
当VB>VC>VE时,即发射极正偏,集电极正偏,三极管处于饱和状态;
当VB

如下是三极管基极和发射极之间的偏置电路,当BE导通时,Vbe就会被钳位在0.7V,此时流过电阻R1的电流为:Ib = (Vin-0.7)/R1,则Ic=βIb

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3.2 PNP型

对于PNP型三极管,在BE极上加一个反向电源,当Veb高于0.7V的时候,基极和发射极之间导通;当E极电位低于B极电位时,基极和发射极之间反向截止。

当VE>VB>VC时,即发射极正偏,集电极反偏,三极管处于放大状态;
当VE>VC>VB时,即发射极正偏,集电极正偏,三极管处于饱和状态;
当VB>VE>VC时,即发射极反偏,集电极反向,三极管处于截止状态;

95d94ad6-abe6-11ef-93f3-92fbcf53809c.png

4.MOS管

MOS管由源极、漏极和栅极三个电极组成。根据栅极和沟道之间的型别不同,MOS管可分为P型MOS管和N型MOS管,PMOS管中的沟道为P型沟道,而NMOS管中的沟道为N型沟道。

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NMOS的特性,Vgs大于一定的值就会导通,适合用于源极接地时的情况。
PMOS的特性,Vgs小于一定的值就会导通,适合用于源极接VCC时的情况。

4.1NMOS/PMOS的基本驱动电路

如图所示,左边为NMOS基本驱动电路,右边为PMOS基本驱动电路,对于NMOS来说,Ctrl In为低电平时,NMOS不导通,Ctrl In为高电平(高于Vth)时,NMOS导通。对于PMOS来说,Ctrl In为低电平时,PMOS导通,Ctrl In为低电平时,PMOS不导通。

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原文标题:硬件电路设计基础知识详解(比较器、二三极管、MOS管)

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