欧姆定律

I = U/R

电容两端电压不突变

电容储能特性实现上电延迟,延时断电
稳压,滤波
为什么要加电容?
电压跌落:电池电流不足,电容可以短时间提供大电流
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RC低通滤波电路

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截止频率:f=1/2ΠRC,电压衰减-3db,0.707倍
衰减原因
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实例:滤出高频噪音

CR高通滤波电路

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不能有直流偏置,因为直流为0HZ

电感

流过电感的电流不能突变,但不能改变电路电流最大值
机械开关由电容组成
电感流过电流,电感回路电阻突变很大
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为了维持电流,电感会生成一个非常大的电压
实例:插座电火花
解决方案,加二极管
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感抗:R=2Πfl

LR电感低通滤波

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截止频率
区别:电阻耗能,RC低通滤波只能应用于低电流场景如信号传输
LR低通滤波:电流大/电源线

RL电感高通滤波

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电感接地,不能有直流偏置,因为直流为0HZ

LC低通滤波电路

效果更好,f变大,衰减变化量更大,加个小电阻,LC电路会形成谐振
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二极管

PN
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工作10mA左右
(1) 二极管的伏安特性
二极管的电流-电压关系 (I-V特性) 可以用肖克利二极管方程描述:

其中:

  • $I$:通过二极管的电流 (A)
  • $I_S$:反向饱和电流 (极小,通常nA级)
  • $V_F$:正向压降 (V)
  • $n$:发射系数 (理想二极管 $n = 1$,实际 $1 \leq n \leq 2$)
  • $V_T$:热电压 (室温下约26mV)

结论:

  • 当 $V_F > 0$ (正向偏置),电流 $I$ 随 $V_F$ 指数增长。

反向漏电

  1. 二极管漏电流的基本原理

(1) 反向漏电流的成因

  1. 少数载流子漂移
    ○ 在PN结反向偏置时,耗尽层变宽,但仍有少量电子(N区)和空穴(P区)因热激发产生,形成微小电流。

  2. 表面漏电
    ○ 二极管封装或PN结表面可能存在污染或缺陷,导致额外的漏电通路。

  3. 隧道效应(齐纳二极管)
    ○ 在高反向电压下,量子隧穿效应会导致电流急剧增加(击穿区)。

二极管整流 (半波)

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R控制充电速度
由于二极管压降,电容充电比输入小0.7V时开始code

最终会输出Vinmax-二极管压降的电压,注意电源减去二极管压降和电阻分压后,电压高于当前电容电压后才会充电,二极管阻止放电

二极管整流 (全波)

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注意计算二极管压降
波形从1.4V开始上升,波形
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加电容,放电
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二极管钳位功能

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二极管会将并联电阻电压控制为压降,前置条件:去除二极管后,并联的电阻本身电压要大于压降
二极管反接保护,控制电流方向

二极管反向耐压

稳压二极管

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尽量工作电流5mA

三极管

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电子开关
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电压:
Vce=Vcc(电源电压)断开
Vce<0.3饱和 0.3Ic饱和
Ib*β=Ic放大

N管最好发射极接地,P管接电源
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电压Vce=Vcc截止
Vce

三极管反相

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三极管基极下拉电阻

噪音来源:220v电源附加的人体会产生感应电荷(工频干扰)
解决方案
N管下拉电阻
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p管上拉电阻
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三极管耐压
Vbe最小
Vce
Vcb最大

比较器

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红外接收二极管

和二极管反向相反
没有红外线接收,断开
接收,导通

设计自动出水水龙头

电机相当于电感,有电感的电路加个续流二极管
普通二极管如 1N4007 就可以作为续流二极管,不过,最好是用快速恢复二极管或者肖特基二极管.

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比较器工作原理

推挽输出:这种比较器会输出Vcc 和 GND
开漏/开集:需要上拉电阻控制

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温控风扇

热敏电阻:正/负温度特性:温度越高电阻越大
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注意加上p管上拉电阻,和续流二极管

Mos管

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互相绝缘,所以可以看成寄生电容,PN可以看成二极管,mos管S极和B导线连接,所以S到D之间有个二极管
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Mos导通条件

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Vth为负值

开关电路设计

三极管:电流控制电流
MOS管:电压控制电流(栅极可以不加电阻)

mos寄生电容问题

mos寄生电容充电后,电容储能,
解决方案:mos管 g极和s极之间接个大电阻放电

mos管体二极管

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注意此处10V电源可能会通过mos体二极管给电池充电

Nmos做开关的注意事项(s极未接地)

第一种情况下由于mos管寄生电容使得s极电压持续上升导致没法导通
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解决方案:将GS之间的电源电压升高,超过减去压降后的值大于DS之间电压(会增加成本)
解决方案2:将电池负极接入s极
(电池特性:正极比负极始终大电源电压)

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pmos管开关电路设计

Pmos管解决Nmos管浮空方案
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大功率场景通常用Nmos,Pmos管性能较差

Pmos管防反接

mos管DS之间电流可以双向流通

体二极管的影响可以通过另外的mos管抵消,
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比较器注意事项

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解决方案:

运放

虚短

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负/正反馈:输出电路减少/增加电压差

虚断

例如:当外部并联超级大电阻,没有影响内部电路
可以看成断路。运放里面有个大电阻,对外部电路基本没有影响。

同向放大电路

是否虚短:看是否为负反馈
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如图1.2(a),把输出信号的一部分引入正相输入端“+”为正反馈。图1.2(b),把输出信号的一部分引入反相输入端“-”为负反馈。

反向放大电路

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单电源
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S

差分放大电路

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电流检测电路—单端检测(低端检测)

理想运放
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轨对轨运放:和电源相同
注意:运放范围(最好接个负电源),运输Vos对电路影响(自校准,差好多加好多)。例如:加入偏置网络,提高初始电压(0.1V)。(原理:电阻分压)

电流检测电路—高端检测(高端检测)

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但常用以下
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注意:高端控制靠近Vcc,可以用电阻分压减小V+,使得控制运放电压范围

跨租放大

检测电路,恒流源:可能是光敏二极管,化学电极
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恒流源

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电流不够准确:反馈电路电阻太小
最大负载限制:恒流还是由电压源提供,不能超过最大值
运放最大输出电流:50ma
运放电流不够:加一个二极管放大

恒流源——高端反馈

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自激震荡:
1.反馈跟不上运放速度
加电容

直流稳压电源(ldo)

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直流稳压电源——不带反馈

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稳压二极管控制三极管,三极管控制输出电压

降压型开关电源(buck电路)

boost升压

电荷泵