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手把手教你设计基于555的倍压器电路，设计方案+工作原理，秒懂
百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是：使用555定时器设计的倍压器电路。一、什么是倍压器？ 倍压器是一种设计用于产生两倍输入电压的输出电压的电路，例如，输入为12V，输出则为24V。使用555定时器的倍压电路是产生双倍输入电压的输出电压的有效方法。 使用555定时器设计的倍压器电路二、元器件清单555定时器IC1N4007 二极管-2电阻10K电阻33K电容22uF – 2电容 0.01uF – 23V-12V电池元器件清单三、基于555 定时器 IC 的倍压电路 下面为使用555定时器、有源无源元件设计的倍压器电路的原理图。555 定时器 IC 的倍压电路原理图 这里将555定时器设置为非稳态多谐振振荡器模式，产生频率将近2KHz的方波，频率由电阻R1和R2以及电容C1的值决定的。555 定时器 IC 的倍压电路四、倍压电路的工作原理 使用555定时器的倍压器电路可以分为两个部分来理解：非稳态模式下的555定时器和倍压器部分。1、非稳态模式下的555定时器 在非稳态模式下，555 定时器生成具有特定频率和占空比的方波，频率和占空比由连接到 IC引脚 2、6 和 7 的电阻R1 和 R2 以及电容 C1 确定。非稳态模式下的555定时器 当通电时，电容C1开始通过电阻R1和R2充电。随着 C1 两端的电压增加，它达到 555 定时器 IC 内部比较器识别的阈值（电源电压的 2/3）。 此时，引脚 3 的输出变为低电平，电容开始通过电阻 R2 放电。 当 C1 两端的电压低于另一个阈值（电源电压的 1/3）时，引脚 3 的输出再次变为高电平，充电周期重新开始。这个过程无限重复，产生方波输出。2、倍压器 倍压部分由两个二极管（D1 和 D2）和两个电容（C2 和 C3）组成。555 定时器 IC 的方波输出用于按特定顺序对这些电容进行充电和放电，从而有效地将电容C3 两端的电压加倍。 倍压器 在方波输出的正半周期期间，二极管 D1 导通，将电容 C2 充电至输入电压电平（减去二极管的正向压降）。二极管 D2 在此期间反向偏置，防止电流流过它。结果，电容C3在正半周期期间不充电。 在方波输出的负半周期间，二极管D1变为反向偏置，二极管D2导通。电容 C2 将其存储的电压放电至电容 C3，有效地将 C3 充电至 C2 电压电平的两倍（减去 D2 两端的压降）。 输出电压是输入电压的两倍，可通过电容 C3 获得。当负载与 C3 并联时，倍压可用于各种应用。五、倍压电路的应用 倍压器电路通常用于需要较高电压输出同时使用较低电压输入的各种应用中。其中一些应用包括：电源：用于放大器、电视和收音机等电子设备，以产生更高的输出电压。高压直流系统：常见于光电倍增管、X 射线机和激光系统等设备中。静电装置：用于静电空气净化器、离子发生器和静电除尘器。CRT 显示器：用于在阴极射线管显示器中产生用于电子枪加速的高电压。压电器件：用于驱动需要更高电压水平的执行器、传感器和换能器。手电筒和频闪灯：增加电压以产生更亮、更强烈的光。电围栏：产生高压脉冲，有效威慑。可再生能源系统：从太阳能和风能系统中的低压源升压。 以上就是今天的内容，大家记得多多支持我们EMA。 关于555定时器的更多电路设计，欢迎阅读以下文章： 手把手教你设计555定时器闪光灯电路：元器件清单+工作原理详解 电路项目分享|基于555定时器的DC-DC转换电路，附带工作原理动图
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19 种典型二极管应用电路，电路图+工作原理，一文总结，快速搞懂
百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享19 个典型二极管应用电路一、二极管保护电路1、二极管反极性保护电路 肖特基二极管常用于保护电路，如反极性电路，因为它的正向压降低，下图为常见的反极性电路。 当 Vcc 和地以正确的极性连接时，二极管正向传导，负载接收功率。与整流二极管的 0.7V 相比，肖基特二极管上的正向压降在 0.04V 左右非常少，这样二极管上的功率损耗不会太大，而且肖特基二极管可以允许更多的电流通过它，还具有更快的开关速度，因此可以用于高频电路。二极管反极性保护电路2、二极管反向电流保护电路 与电源正极串联放置的二极管称为反向保护二极管，可以确保电流只能沿正向流动，并且电源仅向你的电路施加正电压。 当电源连接器没有极化时，这种二极管应用很有用。反向保护二极管的缺点是，由于正向压降，它会引起一些电压损失。二极管反向电流保护电路二、二极管整流电路1、半波整流电路 仅将交流信号的半波转换为直流信号的过程称为半波整流电路，这种类型的整流是通过只使用一个二极管来实现的，只留下一半信号。半波整流电路2、桥式全波整流电路 全波整流电路将交流信号的全波转换成直流信号。它由四个特定配置的二极管组成，称为桥式整流器。桥式全波整流电路 关于全波整流的内容，欢迎阅读以下文章： 一文教你读懂桥式整流电路 三、二极管稳压电路 稳压器用于将输入电压降低到所需的水平，并在电源波动的情况下保持不变，也可以用来调节输出电压。 齐纳二极管通常用作电压调节器，因为它设计为在反向偏置条件下工作。当处于正向偏置时，它的行为就像一个正常的信号二极管。另一方面，当施加反向电压时，电压在很宽的电流范围内保持恒定。 在下面的电路中，输入电压可以在 0V 到 12V 之间变化，但输出电压永远不会超过 5.1V，因为齐纳二极管的反向击穿电压（齐纳电压）为 5.1V，当输入电压低于 5.1V 时，输出电压将等于输入电压，但当超过 5.1V 时，输出电压将被调节为 5.1V。二极管稳压电路 该电路的这一特性可用于保护 5V 的 ADC 引脚（过压保护电路），因为该引脚可以读取 0-5V 的电压，但如果超过 5V，齐纳二极管将不允许过压。同样，当输入电压很高时，可以使用相同的电路为负载调节 5.1V。但是这种电路的电流限制非常小。 在使用齐纳二极管设计电路时，要考虑的一件重要事情是齐纳电阻，齐纳电阻用于限制通过齐纳二极管的电流，从而保护其免受加热和损坏，齐纳电阻的值取决于齐纳二极管的齐纳电压和额定功率。 齐纳串联电阻 Rs 的计算公式如下所示齐纳串联电阻 Rs 的计算公式 对于 1N4734A 齐纳二极管，Vz 值为 5.9 V，Pz 为 500mW，现在电源电压 (Vs) 为 12V，Rs 值为Rs = (12-5.9)/IzIz = Pz/Vz = 500mW / 5.9V = ~85mA因此，Rs = (12-5.9)/85 = 71 ΩRs = 71ohms（大约）四、二极管续流电路 续流二极管基本上是一个连接在感性负载端子上的二极管，以防止在开关两端产生高压。当电感电路关闭时，续流二极管为电感衰减电流的流动提供短路路径，从而消耗电感中存储的能量。 续流或反激二极管的主要目的是通过提供短路路径来释放电感中存储的能量，否则电路电流的突然衰减将在开关触点和二极管上产生高电压。 当开关 S 闭合时，通过电路的稳态电流 I 为 (V/R)，因此电感中存储的能量为 (LI 2 )/2。当此开关 S 打开时，电流会突然从稳定值 I = (V/R) 衰减到零。由于电流的这种突然衰减，等于 L(di/dt)的高反向电压（根据楞次定律）将出现在电感端子上，因此会出现在二极管和开关上，这将导致开关触点产生火花。 如果这个反向电压超过二极管的峰值反向电压，那么它可能会损坏。为了避免这种情况发生，一个称为续流或反激二极管的二极管连接在电感负载 RL 上，如下图所示。二极管续流电路五、二极管检波电路 峰值检测器电路用于确定输入信号的峰值（最大值） ，将输入电压的峰值存储无限长的时间，直到达到复位条件。 峰值检测器电路利用其跟踪输入信号的最大值并将其存储的特性。 下图显示了基本正峰值检测器的电路 ： 峰值检测器由一个二极管和电容以及一个运算放大器组成，如上图所示。峰值检测电路不需要任何复杂的元件来确定输入波形的峰值。 工作原理：跟随输入波形的峰值并以电压的形式存储在电容中，到进一步移动的时间，如果电路检测到更高的峰值，新的峰值将存储在电容器中，直到它被放电。 电路中使用的电容由施加的输入信号通过二极管充电，二极管上的小电压降被忽略，电容被充电到施加的输入信号的最高峰。二极管检波电路六、二极管限幅电路 限幅电路是由二极管制成的电路，用于通过对信号的正半部分或负半部分或两半部分进行削波或切割来整形信号波形，它用于限制预定点的电压。二极管限幅电路七、二极管钳位电路 钳位器是一种电路，可在不扭曲信号形状的情况下向信号添加正或负 DC 值偏移。信号的峰峰值保持不变，钳位器由一个带电容的二极管组成。二极管钳位电路八、二极管倍压电路 半波倍压器的电路图如下所示。 正半周期：二极管 D1 正向偏置，所以它允许电流通过它，该电流将流向电容 C1 并将其充电至输入电压 IeVm的峰值。然而，电流不会流向电容 C2 ，因为二极管 D2 是反向偏置的，因此二极管 D2 阻止了流向电容 C2 的电流。因此，在正半周期间，电容 C1 被充电而电容 C2 未被充电。 负半周期：二极管 D1 被反向偏置。因此二极管 D1 将不允许电流通过它。因此，在负半周期间，电容 C1不会被充电。然而，存储在电容 C1中的电荷 (V m ) 被放电(释放)。 另一方面，二极管 D2 在负半周期间正向偏置，所以二极管 D2 允许电流通过它。该电流将流向电容 C2 并对其充电。因为输入电压 Vm 和电容 C1 电压 Vm 被添加到电容 C2 ，所以电容 C2 充电到值 2Vm。 因此，在负半周期间，电容 C2 由输入电源电压 Vm 和电容 C1 电压 Vm 充电。因此，电容 C2 被充电至 2m。二极管倍压电路九、二极管AM 包络检波器或解调器 带电容的二极管是用于解调 AM 信号的最简单和最便宜的电路。 音频信息信号存储在由二极管检测的 AM 调制信号的包络中，因为它只允许信号的正半周期。二极管AM 包络检波器或解调器十、二极管逻辑电路 简单的数字逻辑门，如 AND 或 OR，可以用二极管构建。 例如，一个二极管双输入或门可以由两个具有共享阴极节点的二极管构成。逻辑电路的输出也位于该节点。每当任一输入（或两者）为逻辑 1（高/5V）时，输出也变为逻辑 1。当两个输入均为逻辑 0（低/0V）时，输出通过电阻拉低。二极管逻辑电路 与门的构造方式类似，两个二极管的阳极连在一起，就是电路的输出所在的位置，两个输入都必须为逻辑 1，迫使电流流向输出引脚并将其拉高。如果任一输入为低电平，来自 5V 电源的电流将流过二极管。 对于两个逻辑门，只需添加一个二极管即可添加更多输入。二极管逻辑电路十一、二极管电压尖峰抑制电路 瞬态电压抑制 (TVS) 二极管通常用于限制意外的大电压尖峰造成的潜在损害。瞬态电压抑制 (TVS) 二极管有点像齐纳二极管，低击穿电压（通常约为 20V），但具有非常大的额定功率（通常在千瓦范围内）。 瞬态电压抑制 (TVS) 二极管设计目的是在电压超过其击穿电压时分流电流并吸收能量。 反激二极管在抑制电压尖峰方面也有类似的作用，特别是那些由电感元件（如电机）引起的尖峰。 当通过电感的电流突然变化时，会产生一个电压尖峰，可能是一个非常大的负尖峰，放置在感性负载上的反激二极管将为负电压信号提供安全的放电路径，实际上循环通过电感和二极管，直到它最终消失。二极管电压尖峰抑制电路十二、二极管电压参考电路 齐纳二极管在各种电子电路中用作电压参考，为偏置提供稳定的电压。齐纳二极管在反向偏置下作为电压调节器运行，并在宽电流范围内提供稳定的电压。二极管电压参考电路十三、二极管无线电解调电路 调幅无线电广播的解调是二极管的一个重要应用。幅度调制信号由交替的正负电压峰值组成，其幅度或“包络”与原始音频信号成比例，但平均值为零。 晶体二极管对幅度调制信号进行整流，从而产生具有所需平均幅度的信号，一个简单的过滤器用于检索平均值，然后将其放入产生声音的音频转换器中。二极管无线电解调电路十四、二极管温度测量电路 二极管可用作温度监测设备，因为二极管上的正向压降与温度有关。电压看起来具有正温度系数，因此根据肖克利理想二极管方程，它取决于掺杂浓度和工作温度。 温度系数可能像普通热敏电阻一样为负，也可能像在低于 20 开氏度的温度下工作的温度感应二极管一样为正。二极管作为温度传感器十五、二极管倍频电路 当电流通过二极管时，一半的周期被切断。无论频率如何，只要二极管电容不太大，从 60 Hz 电流通过 RF 都会发生这种情况。 二极管的输出波看起来与输入波有很大不同，这种情况称为非线性。每当电路中存在任何类型的非线性时。 每当输出波形的形状与输入波形不同时，输出中就会出现谐波频率，这些是输入频率整数倍的波。 通常，非线性是不可取的，然后工程师努力使电路线性化，使输出波形与输入波形具有完全相同的形状，但有时需要一个会产生谐波的电路.，然后故意引入非线性。 二极管非常适合这一点，一个简单的倍频电路如图所示，输出 LC 电路被调谐到所需的第 n 次谐波频率 nfo，而不是输入或基频 fo。 为了使二极管用作倍频器，必须是在相同频率下也能很好地用作检测器的类型。这意味着该组件应充当整流器，而不是电容。二极管倍频电路十六、二极管频率控制电路 当二极管反向偏置时，在 PN 结处有一个具有介电特性的区域，这被称为耗尽区，因为它缺少多数电荷载流子，该区域的宽度取决于几个因素，包括反向电压。 只要反向偏压小于雪崩电压，改变偏压就可以改变耗尽区的宽度，这导致结的电容发生变化。电容总是很小（皮法量级），与反向偏压的平方根成反比。 一些二极管是专门为用作可变电容而制造的，这些是变容二极管。有时你会听到它们被称为可变电容，它们由硅或砷化镓制成。 变容二极管的常见用途是在称为压控振荡器 (VCO) 的电路中。使用线圈和变容二极管的电压调谐电路如下图所示。 下图为一个并联调谐电路，与变容二极管相比，其值较大的固定电容器用于防止线圈使变容二极管两端的控制电压短路。二极管频率控制电路十七、二极管光耦隔离电路 光电隔离器是一种设备，它有两个二极管：一个是光源或发射器，通常是发光二极管（LED），另一个是用作光电传感器的光电二极管。 LED 将电输入信号转换为光，光电二极管检测入射光并根据入射光产生相应的电能。 一 个基本的光耦合器如下所示：二极管光耦隔离电路十八、二极管混频电路 混频器是一种提供新信号的电路，其频率是两个输入信号的和或差。 二极管用于混频器中以改变信号的频率，例如调制用于在超外差接收器中传输或解调的信号。 双工器通过叠加输入 RF 和 LO 信号来驱动二极管。 二极管偏置在直流电压 ，通过隔直电容 与 RF 和 LO 信号路径去耦。RF 扼流圈阻止 RF/LO 信号进入偏置源。由于二极管非线性而产生的高频分量被中频滤波器滤除，只允许中频分量出现在输出端。二极管混频电路十九、二极管光源电路 LED 是电流驱动的，当置于正向偏置模式时会出现一定的电压降，正向压降 (V F ) 范围为 1.2V 至 4.0V，取决于 LED 使用的复合材料类型。 当施加大于正向压降的电压并且电流流过 LED 时，LED 就会发光。 过大的电流会损坏 LED 的敏感 PN 结，因此需要在 LED 和电压源之间插入适当的串联电阻，串联电阻值不应超过 LED 额定电流的 80%，并应允许足够量的电流使 LED 显着变亮。二极管光源电路 以上就是关于19 个典型二极管应用电路的知识，希望大家多多支持我们EMA。 关于二极管的更多内容，欢迎阅读以下文章： TVS二极管PCB布局技巧讲解，带你轻松搞定TVS二极管保护电路 1N4148是什么类型的二极管？一文详细解读1N4148，几分钟搞定 【干货】一文带你轻松搞定1N747齐纳二极管
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8种LM7805稳压器应用电路讲解，电路图+工作原理，带你搞懂LM7805
今天给大家介绍的是 LM7805稳压器应用电路。一、LM7805的简单介绍 LM7805的Datasheet上会有详细的讲解：【LM7805CT PDF数据手册】_中文资料_引脚图及功能_(飞兆/仙童 Fairchild)-采芯网LM7805 稳压器引脚图 LM7805有多种版本，TO-3版本采用全金属外壳，可以实现更好的散热。小型塑料TO-92版本可以为低功率电路提供高达100nA的电流。可能你经常会看到DPARK，体积非常小，更适合SMT PCB。LM7805 稳压器引脚图 这里介绍TO-220和TO-92封装，在电流输出上的不同： 关于LM7805更为详细的介绍，可以参考这篇文章：还搞不懂LM7805 端稳压器？一定要看这一文，详细参数+设计案例 LM7805稳压器的金属板连接到接地引脚，因此需要通过带有金属散热器的孔正确安装，如下所示：LM7805稳压器的安装1、输入电压必须要高于7.3才能保持稳定，电压越高，温度也会升高。2、散热器，测试散热器传递的最简单方法是将手指放在上面至少30S，如果太烫，就需要增加散热器的尺寸。3、布线需要紧凑一点，电容与LM7805稳压器连接的时候应该比较紧凑，这样的话可以消除振荡。二、5V 固定输出稳压器 C1 (2200uF) 和 C2 (0.1uF) 电容必须靠近稳压器安装，上面已经说过了，可以消除振荡。输入电压必须高于输出电压，这样电压可以通过电桥。5V Uout 的最小 Uin 为 7V AC 或 9V DC。 注意：桥接的任何输入交流或者直流都会自动调整为正确的极性。5V固定输出稳压器三、LM7805可变稳压电路-12V输出1、工作原理 LM7805始终在输出和GND端子之间保持5V恒定电压。如果增加GND电压，输出电压也会升高。例如我们将GND电压增加4V，那么输出电压将为9V（5V+4V），这种方法给到5V-30V之间的电压，是一个可以完整的调节器。LM7805可变稳压电路-产生 12V 输出2、确定输出电压 这里再分压器模式中使用2各电阻来确定输出电压，120OΩ（R1）始终有5V电压。如果150Ω的电阻（R2）和R1串联，在两端将有一个成比例的电压。分压器模式 在上面的基本电路中，R2 (150Ω) 两端的电压为 7V，输出总电压为 12V。要增加或减少电压，只需要更改上面电路中的一个电阻，这里保留R2（120V）电阻，更改R2电阻。 如果将R2增加： 通过改变R2，就会产生一个可调的输出电压。使用L7805作为可调稳压器时，需要注意2件事情：3、LM7805输出电压计算 下面为计算LM7805 稳压器的输出电压：LM7805输出电压计算Vxx = 5V，IQ = 0.0005A(5mA)，R1 = 120Ω，R2 = 150ΩVout = 5V + {(5V ÷ R1) + IQ} ÷ R2Vout = 5V + (5V / 120 + 0.005) 150= 12V 这里反过来，如果我们希望输出电压为12V，那R2电阻值倒推：R2计算公式R2 = (V O – 5V) ÷ {(5V÷R1) + I Q }R2 = (12V – 5V) ÷ {(5V ÷ 120Ω) + 0.005A}= 150Ω 这里有的时候，会没有计算出来的电阻，就会导致输出电压会不太准确，这里建议用电位器代替R2。4、可调输出电压 这里通过调节连接到GND的R2电位器将输出电压从5V调整到24V。可调输出电压电路 LM7805稳压器的输入电压和散热必须可以输出足够电压和电流。如果输出电压是24V到36V，输出可能不会提供超过 100mA @ 5V，因为稳压器过热。三、如何使用二极管来改变 LM7805电压 当电流流过正向偏置二极管时，它两端电压在每个二极管都非常稳定地保持在0.65V。在下面的电路，在 IC1 的公共支路和地之间串联添加二极管 D2 和 D3 (1N4148)。两个二极管的输出电压将升至 1.3V (0.65V + 0.65V)。因此，该电路的输出为 6.3V (1.3V + 5V) 此外，添加了一个二极管D1保护稳压器受到损坏。可能时来自负载的反馈输出电压，D1接反偏，吸收电流尖峰保护电路。同时添加了2 个电容C1 和 C3 以滤除瞬态噪声。在两个二极管两端添加电容 C2 可提高稳压器稳定性，可以降低输出端的噪声。LM7805用二极管提高输出电压电路图四、LM7805 高输入电压电路 我们知道，LM7805输入电压不能超过30V，下面这个就可以很好的实现高输入的电压电路1、使用限流电路 限流电路简单又便宜，但会减少电流下降，因此适用于小电流负载。限流电路2、添加晶体管和齐纳二极管 晶体管和齐纳二极管可以帮助电路提供更大的电流并且也会更稳定。3、输出极性反接保护 在很多情况下，稳压器为未接地的负载供电，但是它连接到想反极性的电压源，例如运算放大器、电平转换电路。这里应该将钳位二极管连接到稳压器的输出端，如下图所示，这样可以保护稳压器在启动和短路器件免受输出极性反转的影响。输出极性反接保护4、反向偏置保护 当输入电源在输出过压条件下中断，那么稳压器的输入电压可能比输出电压崩溃得更快。如果输出电压大于7V，串联传输元件的发射极-基极结可能击穿。使用二极管可以防止上面情况的发生，具体如下图所示：反向偏置保护 如果你需要1A以上的电流，可以将LM7805 与其他组件组合以提供高达 3A 的输出。带晶体管的大电流LM7805稳压电路 TIP2955 晶体管本身可以接受大电流，因此，LM7805 可以在没有散热器的情况下运行，只调节电压。在电源中使用 3A 二极管 (1N5402)。对于大于 3A 的电流。并联使用 3 x 2,200uF 电解电容。对于 3A 电流滤波，它们的电容更大，为 6,600uF。 在前面的电路中，当TIP2955短路时会以高电流运行，导致其过热，然后就会损坏。这里保护它的最简单方法是使用普通保险丝。我们使用3A保险丝，电流超过3A，保险丝立马熔断。但是如果保险丝经常是烧断，就会不方便。 接下来，使用另一个PNP晶体管（ Q2）检查错误电流。带短路保护的3A稳压电源 如果你需要一个+5V 和-5V 的双电源供运算放大器电路使用，这里可以使用7805来制作电源。该电路需要 9V CT 9V 2A 变压器，用于 1.5A 的满载。正负双LM7805稳压器 如果你没有这个变压器，推荐双电源，具体如下图所示：7805 和 7905 双路可调电源 如果你想以恒定电流和固定电压为电池充电，很多电路都可以实现，但是如果你使用L7805作为电流调节电路，会简单又便宜。使用LM7805恒流你可以使用R1 电阻轻松设置输出电流：IO = (VO /R1) + I Q（偏置电流）IQ（偏置电流）= 5mA以上就是今天的内容，大家记得关注，给我点赞哦，欢迎大家在评论区留言，请各位大佬多多指教。
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【电路设计】使用 MOS 管设计的 H桥电机驱动电路，元器件清单+原理
百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是：使用 MOS 管的简单 H 桥电机驱动电路 H 桥是一种将施加电压的极性改变为电荷的电路，这些电路通常用于机器人技术和其他应用，以允许直流电机允许或停止。 一开始，转动电机比较简单，只需要将电机接通电压轨并开始旋转，但这不驱动电机的最佳方式，尤其是当电路涉及到其他的组件。MOS管和电机图片这里，介绍转动直流电机最常用和最有效的方法之一-H桥电路。一、元器件清单 制作 H 桥电机驱动电路需要以下组件：元器件清单二、IRF5210 下面是关于 IRF5210 的简单原理图：IRF5210 的简单原理图三、H 桥电机驱动电路 下面为H桥电机驱动电路的原理图：H桥电机驱动电路的原理图四、工作原理 定时器是一个简单的 555 电路，产生大约 10% 到 90% 的占空比。 频率通过 R1、R2 和 C2 设置。电位器 R2 控制占空比。栅极驱动器是双通道常规 TC4427，每条线具有 1.5A 灌电流/拉电流。 在这里，为了进一步驱动电流，两个通道是平行的。如果频率更高，则栅极驱动器必须更强。SPDT 开关用于选择控制路径的 H 桥支路。H 桥是电路的功能组件，它控制电机。 下拉电阻通常将 MOSFET 栅极拉低。这会触发每个 P 沟道 MOSFET 导通，但这不是问题，因为没有电流流过。当 PWM 信号施加到单脚栅极时，N 和 P 沟道 MOSFET 交替打开和关闭，从而控制电源。 以上就是今天的内容，大家记得关注我们EMA。 参考来源：circuits-diy 关于电路设计的更多内容，欢迎阅读以下文章： 电路项目分享|基于555定时器的DC-DC转换电路，附带工作原理动图 【干货】10 种 LM431应用电路分析图文结合，一文帮你快速搞定
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【干货】10 种 LM431应用电路分析图文结合，一文帮你快速搞定
百芯EMA-国内DFM可制造性分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是：LM431 的 10 种应用电路一、LM431 简单介绍 LM431是一款三端稳压器，主要特点是输出电压可变，并且在整个程序温度范围以上保证温度强度。LM431 有三个引脚：引脚1 ：阴极，分流电流或输出电压引脚2：参考，用于可调 O/P 电压引脚3：阳极，通常接地LM431引脚功能图 下面为功能框图和电路符号：LM431 功能框图和电路符号应用一：基于 LM431 的并联稳压电路 基于 LM431 的并联稳压电路如下所示：基于 LM431 的并联稳压电路 结合上面的功能图和并联稳压电路一起分析：当并联稳压电路的Vref大于2.5V，功能框图中的三极管导通，输出电压为0当并联稳压电路的Vref小于2.5V，功能框图中的三极管截止，输出电压为Vin。因此，可以将输出电压稳定在下面的公式值：输出电压应用二：基于LM431 的高电流并联稳压器 基于 LM431 的高电流并联稳压器如下所示，与上图相比，增加了三极管，提高了续流能力。LM431 的高电流并联稳压器输出电压为：输出电压应用三：基于LM431 的温度补偿阈值的单电源比较器 基于 LM431 的温度补偿阈值的单电源比较器如下所示：对比第一个应用，Vin与2.5V比较，控制左边三极管的状态，控制输出电平。LM431 的温度补偿阈值的单电源比较器应用四：基于LM431 的串联稳压器 基于 LM431 的串联稳压器如下所示：基于 LM431 的串联稳压器 在这个应用中，LM431作为反馈电路，控制复合管的通断，输出电压如下所示：输出电压 与应用1中的并联稳压器相比，该电路增加了稳压器的续流能力。应用五、基于LM431 的三端固定的输出可控的稳压器 基于LM431 的三端固定的输出可控的稳压器如下所示：LM431 的三端固定的输出可控的稳压器 根据电路框图分析，输出电压的最小值被限制在7.5V，当 R1足够大时，输出电压如下所示：输出电压应用六：基于LM431 的过压欠压保护电路 基于 LM431 的过压欠压保护电路如下所示：基于 LM431 的过压欠压保护电路 分析电路可以知道，输出电压高于 high limit 时，左边 LM431 的输出三级管导通，导致右边的 LM431 输出三极管截止，导致最右边的三极管截止，没有输出。 输入电压低于 low limit 时，左边 LM431 的输出三极管截止，这是正常的工作状态，但是输入电压低于low limit，导致 R2B上的分压过小，右边 LM431 的输出三极管截止，最终导致最右边的三极管截止，没有输出。 电路的输入电压范围的 low limit 和 high limit 如下所示：电路的输入电压范围 注：这个电路的的输出像是一个OC门，使用时注意应用七：基于LM431 的电压监视器 基于 LM431 的电压监视器如下所示：基于 LM431 的电压监视器 该电路与应用 6 的电路是很一样，监视的电压区间也是一样的：监视的电压区间应用八：基于LM431 的延时定时器 基于LM431 的延时定时器如下所示：基于LM431 的延时定时器 在此应用中，开关闭合后，先给电容 C 充电，电容 C 的电压充到 VREF 时，LED 被点亮。 充电时间即为延时时间，如下所示：充电时间即为延时时间应用九：基于 LM431 的限流器或电流源 基于 LM431 的限流器或电流源如下所示：基于 LM431 的限流器或电流源 Rcl 在这里充当采样电阻，如果电流变大，Rcl上的电压就变大，当 Vref 大于2.5V，LM431的三极管导通，从而限流器上的三极管的Ube小于0，此三极管截止，Vref 处电压消失，LM431 的三极管截止，形成反馈。 输出电流 Io 控制在下图的值：输出电流 Io应用十：基于LM431 的恒流下沉电路 基于 LM431 的恒流下沉电路如下所示，恒流下沉电路也就是灌电流电路，输入大的电流，输出恒定的小电流。输出电流值如图：基于LM431 的恒流下沉电路 以上就是关于LM431 的10 种应用电路介绍，希望大家多多支持我们EMA。 关于电路设计的更多内容，欢迎阅读以下文章： 12种桥式电路详解，电路图+工作原理，一文带你搞定桥式电路 电路项目分享|基于555定时器的DC-DC转换电路，附带工作原理动图
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手把手教你构建基于LM324的波形发生器，设计方案+设计步骤+原理
百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是：基于LM324的波形发生器一、什么是LM324？ LM324是一款低成本的四路运算放大器。由 4 个高增益放大器组成，4 个运算放大器可由单一电压源供电。LM324 实物图 LM324 有 14 个引脚，包括CDIP、PDIP、SOIC 和 TSSOP。 LM324 引脚图及其详细信息如下所示：LM324 引脚图 以 LM324设计的低频信号发生器具有电路简单、波形稳定、经济实用、使用方便等优点。经常用来生成正弦波、方波、三角波信号，并且可以调节信号的频率和幅度。 关于LM324的更多内容，欢迎阅读以下文章： 还搞不懂LM324？一定要看这一文，LM324功能详细讲解，秒懂 10种LM324运放典型电路总结，电路图+原理，几分钟搞懂，建议收藏 二、什么是波形发生器 波形发生器是指产生具有所需参数的电测试信号的仪器。电路形式可以由运放和分立元件组成，也可以是单片机集成函数发生器。波形发生器三、使用LM324构建波形发生器 主要是以 LM324为核心器件，通过 RC 桥振荡电路产生正弦波，然后通过过零比较器产生方波，产生三角波通过函数集成电路。1、如何生成和转换波形 波形生成和转换的方案有很多种，这里采用的是下图所示的：正弦波-方波-三角波。 正弦波由 RC 桥式振荡电路产生，具有幅值和频率稳定、调节方波的特点，可以产生频率很低的正弦信号，然后用过零比较器产生方波，再用RC 积分电路产生三角波。波形生成和转换 该电路结构简单，可以产生良好的正弦波和方波信号，但是很难通过集成电路产生同步的三角波信号，原因是如果积分电路的时间常数不变，则输出三角波输出幅度不变和良好的线性度，必须同时改变积分时间常数。 信号的频率由正弦振荡电路的 RC 选频网络决定。由于频率范围很大，选频网路采用三组不同容量的电阻组成三个频段，由波段开关选择，再由同轴电位器调节振荡频率。 通过档位开关可选择三种波形，然后通过幅度调节电位器独立输出，达到信号选择和幅度调节的目的。2、正弦波产生电路 正弦波产生电路不仅要产生所需的正弦信号，还要产生后续电路的输入信号。这部分电路采用典型的 RC 桥式正弦波振荡电路。 如下电阻 R1 与电容 C1 串联，电阻 R2 与电容 C2 并联组成的网络为 RC 串并联选频网络。选频网络也是一个正反馈电路，提供零相移，构成同相放大器。 如图所示：该电路图由放大和选频网络组成。 R3 和 R4 是深度负反馈以获得良好的输出波形。 若 R1 = R 2 = R，C 1 = C 2 = C 则选频网络的中心频率为 f0 = 1/( 2πRC ) 电路工作在该频率时，反馈系数最大，为 | F | max= 1/3。 根据振荡条件，放大电路的电压增益至少应为3A | (R 4 + R 3 ) / R 4 |。 因此，为保证电路的振荡， 要求 R3 > 2R4 。正弦波产生电路 在实际应用中，为了调节放大器的频率和输出，可以采用下图的电路，其中 R 3 ～R 5 与二极管D 1、D 2 组成负反馈网络和稳幅环节。调节 RV3 可以改变负反馈的反馈系数，从而调节放大电路的电压增益以满足振荡的复制条件。RC 振荡模拟电路 鉴于信号频率从 20Hz 到2 0kHz 的跨度大，采用两组容量相差10倍的三个电容和两个同轴电位器进行调节。 选择不同的电容作为振荡频率 f0 的粗调，利用同轴电位器实现 f0 的微调。不同电容和振荡频率f 0对应的电阻值如下所示： 振荡频率 f0 与电阻电容的对应关系 振荡频率 f0 与电阻电容的对应关系从上图可以看出，电容和电阻的每一种组合都可以调节一定范围的频率，并且这三个范围有交集，因此可以连续调节频率。如果要产生 200Hz 到 2kHz 的信号，可以将电容设置为33nF，然后调节 RV1和 RV2 ，使与 R1和 R2 串联的电阻在 24 kΩ 和 2.4 kΩ 之间变化。3、方波发生器 方波发生器比较简单，运算放大器 LM324 的反相输入端接地，同相输入连接到正弦波产生电路的输出，形成一个过零比较器，如下图 所示。方波发生器 当输入的正弦信号 sin 在正负半周之间变化时，输出为幅度固定、与正弦波同相的方波信号squ。4、三角波发生电路 三角波发生电路采用如下所示的RC积分电路，由运算放大器U1：C、C 3 /C 3 '/C 3 ''、R7 和 RV4 组成。三角波发生电路 方波信号 squ 通过 R7 和 RV4 连接到放大器的反相输入端，输出信号为 R7、RV4 和 C 3 组成的 RC 电路积分变换后产生的三角波trii / C 3 ' / C 3 "。C 3、C 3 '、C 3 "由波段开关选择（该开关应与所选频率网络的波段开关同步），以改变电路在不同频段的积分时间常数。 电位器 RV4 可以调整输出信号的幅度。为了得到线性度好的三角波，采用电阻 R8 进行负反馈限幅，选择元件参数时，积分电路的时间常数τ=RC应大于方波信号周期的一半（方波的宽度）。 如果信号频率为 100 Hz，则方波的宽度为 0.005 s。如果 C = 1 μF，则 R > 5 kΩ。四、电路仿真与测试 将三部分电路按波形方案图所示的关系连接起来，再将各部分电路的输出连接到虚拟示波器上，然后开始仿真。 可以观察到下图的仿真波形。在仿真过程中，有几个问题需要注意：根据理论计算，当放大器增益大于3时，正弦波产生电路会开始振荡，但有时实际仿真过程中没有出现振动现象。 改变频段，必须同时改变三组电容C1 / C1 ′ / C1 ″，C2 / 2 ′ / C2 ″，C3 / C3 ′ / C3 ″ ，否则不会出现振动或波形失真。 电位器 RV1 和 RV2 应调整到相同的阻值，调整 RV3 使输出正弦波幅度达到最大不失真状态，RV4 可以调整输出三角波的幅度。 通过对该电路的实验测试，在示波器上可以观察到三种理想波形。需要注意的是：开关SW 1、SW 2、SW3 应使用 3 组以上的三位开关。RV 1、RV2 采用同轴电位器调节。 输出信号可以同时并联输出，也可以通过选择开关通过电位器单独输出（使信号幅度可调）。另外，实际测试时无需扰动电源。仿真波形图 以上就是今天的内容，大家记多多支持我们 EMA。 关于电子元器件选型的更多内容，欢迎阅读以下文章： 4个mos管选型电路案例讲解，参数计算+选型步骤，手把手教你选型
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电路项目分享|基于555定时器的DC-DC转换电路，附带工作原理动图
百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是电路设计项目：基于555定时器构建的DC-DC转换器（7.5V-30V）.基于555定时器构建的DC-DC转换器电路原理图 在这个电路项目中：该电路的输出电压为7.5V 至 35V DC，输出电流为 60mA。一、什么是DC-DC转换器？ DC-DC 转换器是一种可将直流 (DC) 电源从一个电压电平转换为另一个电压电平。功率水平范围从非常低（小型电池）到非常高（高压电力传输）。DC-DC转换器 DC-DC转换器用于便携式电子设备，例如手机和笔记本电脑，这些设备主要由电池供电。实用的电子转换器使用开关技术。开关模式 DC-DC 转换器通过暂时存储输入能量然后将该能量以不同电压释放到输出端，将一个 DC 电压电平转换为可能更高或更低的另一个 DC 电压电平。 关于DC-DC转换器的更多内容，欢迎阅读以下文章： 还搞不懂DC-DC升压原理？一定要看这一文，案例+图文，轻松搞定 DC-DC转换电路设计十大原则总结，图文+案例，手把手教你设计 建议收藏：DC-DC PCB Layout 设计5个要点详细介绍，通俗易懂 二、元器件清单 以下是制作DC-DC转换器电路所需要的组件。元器件清单三、基于555 定时器的简单 DC-DC 转换器工作原理 DC-DC转换电路采用常见的LM555用作多谐振荡器模式和一些基本元件，如晶体管、电容和电阻。基于555 定时器的简单 DC-DC 转换器 为了使基于555的DC-DC转换器电路简单，这里没有使用任何预设控件。意味着输出电压的电平取决于负载。理论上，输出电平是输入电压电平的两倍。但是由于晶体管和整流二极管的一些损失，实际中是不可能达到的。 结点处的压降恒为0.6V，但输入电压为6 V 时的损耗比输入电压为 18 V 时的更大。 用555定时器构建的多谐振荡器生成的频率约为10KHZ。根据定时器的输出电平，晶体管 Q1 或 Q2 被打开，导致电容C2在半周期内被充电，在另一半周期，来自电容 C2 的电荷转移到电容 C3，从而导致输出电压略低于输入电压的2倍。 由于频率因素，使用二极管1N4004，你也可以使用二极管1N4001。转换器消耗 5 mA 的电流加上两倍的输出电流。四、基于555 定时器的简单 DC-DC 转换器的电路仿真 使用Proteus软件对使用 555定时器简单的DC-DC 转换器进行仿真，仿真结果如下动图所示：基于555 定时器的简单 DC-DC 转换器的电路仿真 以上就是今天的内容，大家记得关注我们EMA。 关于电路设计的更多内容，欢迎阅读以下文章： 8种开关电源电源设计，电路图+工作远离，图文结合，通俗易懂 晶体管开关电路设计讲解，工作原理+电路案例，带你几分钟搞定
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光耦电路怎么设计？电路设计步骤+设计实例，这一文手把手教你
百芯EMA-国内DFM可制造性分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是光耦电路设计。 光耦电路的设计像设计 BJT 电路一样。如果 BJT 有增益或者电流增益，那光耦合器就有 CTR 或电流传输比。了解 CTR，并使用，那光耦合电路设计的就会变得容易。一、什么是光耦合器的 CTR？ CTR 也就是电流传输比，是集电极与正向电流的比率，用%表示：CTR = ( Ic / If ) x 100% 集电极电流是流向光耦合器晶体管侧集电极的电流，另一方面，正向电流是流向光耦合器二极管侧的电流。光耦合器电路 基本上，二极管侧通过器件电流传输比链接到晶体管侧。在设计光耦合器电路设计时，也可以使用 KVL、KCL、欧姆定律等。 关于光耦合器的更多内容，欢迎阅读一下文章： 干货｜光耦合电路讲解，工作原理+电路案例，通俗易懂，带你搞定 二、光耦合器电路设计步骤1、选择电路结构 在这个时候，尽量不要让电路变得复杂，因此组件数量是越少越好。有两个原因，第一，成本较低，第二组件越少，出故障率越低，可靠性也就越高。 假设将信号从初级侧控制器传输到次级控制器，那电路就如下所示：逆变器配置 上面这个电路配置是逆变器，如果你想要非反相信号，就使用下面这个电路结构。同相配置 如果要使晶体管饱和，第一个电路通常是反相电路，如果将电路偏置为在线性区域工作，则 Uout 节点处的电压可能高于 0 。第二个电路是同相配置，与 BJT 的共集电极配置相当，但由于存在基极电流，BJT 共集电极比该电路更为复杂。2、选择光耦合部件 光耦合器电路设计的下一步是选择光耦合器部件，在这个过程中，你必须考虑你的需求。如果你的应用是交换机，则比较选择最低CTR较高的设备，如果你的设备是线性的，你可以考虑使用点击率范围较小的应用程序，严格的点击率将对应较小的变化。如果电路要暴露再高温环境下，最好选择 CT受环境温度影响不太大的光耦，光耦合器CTR会随着温度升高而降低。 例如下图中，在100℃环境温度下相对 CTR 会下降很多。CTR 和温度之间的关系 如果电路使用的周期较长，最好还要考虑一下预期生命曲线。如下所示，随着设备老化，点击率会下降。预期生命曲线3、设置电路操作 这里必须要设计电路的工作点，为了使信息更丰富，可以参下面的电路。设计电路的工作点1）定义输出电平 上述电路可以被配置为在线性或饱和区域工作。 饱和时，Uout 节点理想为零，但线性高于零但低于 Ucc。当二极管侧没有偏置时，Uout 的电平与 Ucc 相同。因此，如果将电路设计为开关，则理想情况下，当光耦合器导通时，必须假设 UCE 或 Uout 为零。如果应用是线性的，则必须在设计中使用的 Uout 节点中定义特定电平。2）定义 Rf 值 你可以自由选择该值。但是，在某些应用中需要注意。大多数时候，Udd 源自数字电路或设备，例如 MCU 或 DSP。如果是这样，不能超过数字电路或设备的电流额定值的方式设置 Rf 值。对于 MCU 和 DSP，灌电流和源电流通常在 4mA 到 9mA 之间（其他一些可能会达到高于 9mA，在 Datasheet 中查看）。 假设额定电流最大仅为 4mA，则将实际正向电流最多设置为其 80%。所以 Rf :If= (Udd – Uf) / RfRf > (Udd – Uf)/(80% x I 额定值)（Uf为光耦的正向电压）3）确定 Rc 定义 Rf 和正向电流后，即可确定 Rc 的值。4）对于饱和度设置( Ic / If ) < CTR 设备Ic = (Ucc – UCEsat) / RcRc > [ (Ucc –UCEsat ) / (CTR设备 x IF ) ]5）对于线性设置( Ic / If ) = CTR 设备Ic = (Ucc – UCE) / RcRc = [ ( Ucc – UCE ) / ( CTR设备 x If ) ]三、光耦合器电路设计示例1-设计为开关 现在，应该上述光耦合器电路设计，为下面的电路提供值。输出应提供逻辑低电平和逻辑高电平。逻辑低电平是低于 0.8V 的任何电压，而逻辑高电平等于 Ucc。 电源 Ucc 为 5V，由具有 4mA 拉电流和灌电流能力的 MCU 提供。光耦 CTR 为80%，二极管压降为0.7V。光耦合器电路设计示例1、选择射频值Rf = [ ( Udd –Uf ) / ( 80% x I rating ) ]Rf > [ ( 5V – 0.7V ) / ( 80% x 4mA ) ] = 1.34 kohm我们可以将 Rf 设置为1.5k 标准值。2、求解 IfIf = [ ( 5V – 0.7V ) / 1.5 kohm ] = 2.87 mA3、确定 RcRc > [ (Ucc – UCEsat ) / ( CTR x If ) ] = [ ( 5V – 0V ) / ( 80% x 2.87mA ) ] = 2.18 kohm 我们假设最坏情况下 UCEsat 等于 0。现在最终电路的是最终电路4、设计检查 我们将验证正向电流 If 是否不超过 MCU 的最大拉电流和灌电流。If= [ ( 5V – 0.7V ) / 1.5 kohm ] = 2.87 mA 计算出的当前正向电流是安全的。5、检查光耦是否能输出低信号 为了获得低信号，晶体管侧必须饱和。要知道晶体管是否真的会饱和，我们使用以下公式：( Ic / If ) < CTR 设备 饱和期间集电极电流的计算：Ic = 5V / 2.4 kohm = 2.08 mAIc/If = 2.08mA/2.87mA = 72.47% 器件 CTR 为 80%，因此晶体管可能会饱和。为了保证硬饱和，可以给集电极电阻增加更多的余量，比如说在计算值上加上 50%。 电路能提供高逻辑吗？可以，因为一旦移除 Udd，晶体管就会截止，Uout 节点将看到 Ucc 电平四、光耦合器电路设计示例2-线性 提供电路值，使 Uout 节点具有 3V 电平。使用与上一示例相同的供应水平和其他水平。线性工作状态1、选择射频值Rf > [ (Udd – Uf ) / ( 80% x I 额定值 ) ] = [ ( 5V – 0.7 ) / ( 80% x 4 mA ) ] = 1.34 kohm我们可以将Rf 设置为1.5k 标准值。2、求解 IfIf = [ ( 5V – 0.7V ) / 1.5 kohm ] = 2.87 mA3、确定 RcRc = [ (Ucc –UCE ) / ( CRT x If ) ]Uout 的指定电平为 3V 使得 UCE 等于 2V，所以Rc = [ ( 5V – 2V ) / ( 80% x 2.87 mA) ] = 1.31 kohm 使用非常接近计算值的标准值。在本例中，我们将使用 1.3kohm。4、检查电路检查If = [ ( 5V – 0.7V ) / 1.5 kohm ] = 2.87 mAIc = CTR x If = 80% x 2.87 mA = 2.296 mAUout = Ic x Rc = 2.296 mA x 1.3 kohm = 2.984 V 结果U out 并不完全等于 3V，因为我们使用 1.3k 作为 Rc 值，而不是计算出的 1.31k。 你可以在光耦电路设计使用上述步骤。以上就是关于光耦电路设计的简单介绍。 关于电子元器件原理的更多知识，欢迎阅读以下文章： RC振荡器工作原理分析，案例+公式，几分钟，带你搞定RC振荡器 搞不懂晶体管施密特触发器工作原理，一定不要错过这一文，秒懂 12种桥式电路详解，电路图+工作原理，一文带你搞定桥式电路
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12种桥式电路详解，电路图+工作原理，一文带你搞定桥式电路
百芯EMA-国内DFM可制造性分析工具：PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家介绍的是：12种桥式电路，附加电路图和工作原理。 桥式电路是一种常见电路，其中2个电路支路（通常彼此关联）通过在前2个支路的某个中间点处连接在前2个支路之间的第三支路”桥接“。一、H桥电路 非常简单的桥式电路为H桥电路，具体的如下所示，图中间的导电路径，R2 两端的电压等于 R4 两端的电压，R1 两端的电压等于 R3 处的电压，与四个电阻的电阻值无关。 如果两个分支之间没有电桥，中点的电位取决于电阻值的比率。如果 R1 :R2 等于 R3 : R4 ，即使没有电桥，电势差也为零。H桥电路 二、惠斯通电桥 惠斯通电桥用于平衡H电桥的2条桥臂来测来位置电阻。 两个恒定电阻（R1和R3）电位计和未知电阻形成电路的2条支路，并通过电压表或者电流表桥接。只要左侧的电路之比等于右侧的电阻，电桥两点之间的电路以及流过路径的电流就为0。当使用电压表时，改变电位计直到2个中点之间的电压降为0。 而当使用电流表时，则没有电流流过仪器。电位器滑动触点的位置与未知电阻的阻值之间存在线性关系。因此可以校准电位器的刻度，便于读取未知电阻的阻值。惠斯通电桥三、2个电位器组成的H桥 2个电位器组成的H桥可以将+VIn和 -VIn之间的任何电压施加到连接在两个电位器之间的负载。 虽然电位器适合手动调节低功率设备的电压，但晶体管甚至可以通过几乎任何电子电路来控制高功率设备。2个电位器组成的 H 桥四、由两个NPN和两个PNP晶体管组成的H桥 由两个NPN和两个PNP晶体管组成的H桥，下部NPN晶体管的电阻不断减小，而接地（=负端子）与X2和X4之间的电位不断增加。如果输入钳位处的电势等于电路的输入电压，则电阻最小。连接到基极引脚的串联电阻限制基极电流。 相反，当地与X1和X3之间的电位为0V时，PNP晶体管的电阻最小，而如果输入钳位的电位等于输入电压，则PNP晶体管的电阻最大。 T2和T4被称为低侧晶体管，而T1和T3被称为高侧晶体管。由两个NPN和两个PNP晶体管组成的 H 桥1、X1和X2分别接地， X3和X4连接到正电源电压 当X1和X2分别接地，将 X3和X4连接到正电源电压时，T2和T3的电阻处于最大值，而T1和T4的电阻处于最小值。 结果电路左侧中点的电位几乎等于电源电压，而右侧中点的电位几乎为0。电流从正极经过T1从左向右流经负载，最后流经T4到电压源的负极端子，正极端子位于负载的左侧。X1 和X2 分别接地， X3 和 X4 连接到正电源电压2、X1和X2连接到正电源电压，同时X3和X4连接到地 如果X1和X2连接到正电源电压，同时X3和X4连接到地，情况会发生变化。现在正极端子位于负载的右侧，电流分别流过T3和T2。X1和X2连接到正电源电压，同时X3和X4连接到地3、4个输入钳位连接到地 将所有4个输入钳位连接到地时，上方的PNP晶体管导通，而下方的NPN晶体管关闭。负载2个钳位处的电位几乎等于正电源电压，因为没有电流流过负载。4个输入钳位连接到地4、4个输入钳位连接到电源电压的正极端子 将所有4个输入钳位连接到电源电压的正极端子时，上方的PNP晶体管关断，而下方的NPN晶体管导通，负载两个钳位处的电位几乎等于负电源电压，因此也没有电流流过负载。4个输入钳位连接到电源电压的正极端子5、通常只有2个输入钳位2个输入钳位输入钳位原理五、半桥H桥电路 由4个晶体管组成的H桥电路称为全桥。因此由2个晶体管组成的H桥电路为半桥。对于分离电源，半桥就可以控制交流负载，下图种使用了2节电池。半桥H桥电路1、2个晶体管的基极引脚通过串联连接到正极端子 如果2个晶体管的基极引脚通过串联连接到正极端子，因此输入端有一个高信号，上方的PNP类型将关闭，而下方的NPN类型将打开。电流从下部电池的正极端子流出，从右向左流过负载，并通过晶体管T2在负极端子处重新进入电池。2 个晶体管的基极引脚通过串联连接到正极端子2、半桥的2个输入连接到负端子 如果半桥的两个输入都连接到负端子，则上方的NPN类型将打开，下方的NPN类型将关闭。电流从上部电池的正极端子流过晶体管T1，现在从左向右流过负载，然后返回电池的负极端子。使用半桥的优点时所需晶体管数量少，缺点是电源更复杂。半桥的2个输入连接到负端子六、MOS管组成的H桥电路 使用MOS管组成H桥。R1-R4的尺寸取决于电源电压。当电路的输入电压为12V而不是6V时，电阻值必须要加倍。如果电阻值适用较高的电压，则电阻消耗的功率也会加倍，否则会增加4倍，因此必须要牢记最大功耗。 使用N沟道和P沟道MOS管代替NPN或PNP类型也有一些好处。 仅需要两个上拉或下拉电阻，并且 R1 和 R2 的值并不重要，只需使用相对较高的值即可避免在接近最大功耗的情况下工作。 电路的最小输入电压受到可靠“导通”MOS管所需的源极栅极电压的影响（必须略高于阈值电压 V GS(th)）。 最大输入电压应明显低于最大源极栅极电压，以避免在极限下运行。切换感性负载时请记住电压峰值。MOS管组成的H桥电路 如果电源电压超过MOS管的最大源极栅极电压，则应插入4个分压器，每个分压器由齐纳二极管和恒定电阻组成。齐纳电压必须大于导通晶体管所需的阈值电压。 现在，最大源极漏极电压通常明显高于最大源极栅极电压，限制了电路的输入电压。如果电源电压超过MOS管的最大源极栅极电压，则应插入4个分压器 钳位器必须始终连接到正电源电压或者负电源电压。如果X1连接到正电源电压，而X2仅连接一半电源电压（+6V），则T1和T2之间的电位接近0V，T3和T4之间的电位约为6V，因为T3的电阻等于T4的电阻。总之负载上从左到右有6V的电位。 但这里要记住，T3和T4的电阻相对较低，因此高电流电流过电阻的右侧，X1连接到正电源电压，而X2仅连接一半电源电压（+6V） 在H桥开关运行器件，意味着只要其中一个钳位处的电位从正电源电压变为0（反之亦然），总会有高电流在短时间内流过电路的支路，重叠的导通时间称为交叉传导或者直通。1、由曲线性RC电阻实现的开启延迟 每当X1处的电压从正电源电压变为0V时，C1就会通过R1缓慢充电，因此T1的导通过程倍延迟，相反，C2通过正向偏置D2快速放电，因此T2几乎没有延迟地关闭。R5和R6是下拉电阻。由曲线性RC电阻实现的开启延迟 两个线性RC电路（每个电路由47KΩ电阻和1nF电容组成）延迟MOS管的开启过程，高侧MOS管（黄色曲线）立即关断，因此C1的放电电流流过正向偏置二极管（D1）。由于C2的充电电流流经R2，低侧MOS管的导通过程被延迟。在信号的下降沿，低侧MOS管（红色曲线）的关闭过程比高侧MOS管的开启过程更快。因此现在D2正向偏置。两个线性RC电路（每个电路由47KΩ电阻和1nF电容组成）延迟MOS管的开启过程七、脉宽调制H桥 如果负载需要部分功率，可以通过脉宽调制来控制H桥。为了避免脉宽信号开关运行期间发生交叉传导，必须更改电路，如下图：脉宽调制H桥 P沟道MOS管仍然由X1和X2处的信号直接开关，而N沟道MOS管分别由X1和脉冲宽度信号X2和脉冲宽度处的信号控制信号。 如果正电源电压连接到X1，则T1被关闭，直到脉冲宽度信号也处于高电平时，T2才会接通。如果其中一个钳位接地，T2将关闭，因为D1和D2或者2者正向偏置，拉动T2的栅极接地。另一方面，如果X1处于低电平，则即使脉冲宽度信号也是如此。利用X1和X2，可以控制负载两端电压的极性，而功率控制则通过第3个输入钳位处的脉冲宽度信号来完成。 二极管形成一个与门。每当改变极性时，如果脉宽信号处于高电平，就会发生击穿，在改变极性之前，确保PWM信号设置为低电平。八、电压电平转换H桥 当H桥在12V输入电压下运行时，输入钳位的高电平必须为12V，例如：计算机仅提供5V或者3.3V的输出电压，解决问题的办法是插入3个放大电路：电压电平转换H桥 通过使用MOS管，流经输入钳位的电流最小化为流经下拉电阻R6-R8的电流。请记住，电压电平会被放大级反转。例如：脉冲宽度信号输入钳位的高电平在D2和D4处变为低电平。因此在低电平需要脉冲宽度信号的电平来为H桥中点之间的负载供电。 反之亦然，在改变H桥的极性时，需要脉冲宽度信号处于高电平以防止交叉导通。九、反激二极管H桥 反激二极管可以用于最大限度地减少感性负载引起的失真。这些二极管必须与负载相连，但极性相反。当使用H桥控制负载时，极性可以改变，因此二极管将变得正向偏置，为了避免这种清理，需要4个二极管才能在单个开关上产生单个反击二极管所需的效果：反激二极管H桥-4个二极管 如果感应电压的正电位位于负载左侧，则流经 D5 和 D8 的电流将消除电压尖峰。反之亦然，如果正电势在右侧，负电势在左侧，则电流流经 D6 和 D7。二极管的最大电流不应低于 MOS管的最大漏极电流。 正向偏置肖特基二极管的电压降（0.15-0.45V）低于硅类型二极管（0.6-1.7V），因此器件消耗的功率明显较低。 上面H桥电路的元件：T1、T3 = P 沟道 MOSFET IRF9Z34NT2、T4 = N 沟道 MOSFET IRLZ24NT5 - T7 = N 沟道 MOSFET 2N7000R1 - R8 = 12kΩD1 - D4 = 低功耗硅二极管D5 - D8 = 肖特基二极管 例如 SB2040 电路可以在5-12V的电源电压下工作。输入钳位处的电压电平应高于 3V。当晶体管在没有散热器的情况下运行时，通过负载的电流应低于 5A。十、控制简单 当移除X2处的下拉电阻并将这些输入钳位连接到T5的漏极引脚（T5是用于放大X1信号的MOS管）时，两个输入引脚可以控制H桥。 X1控制H桥的极性：正极在负载左侧，X1接高电平，正极在右侧，X1接低电平等级。第二个引脚是脉宽信号，用于控制提供负载的功率。 H桥的输入钳位越少，控制设备所需的计算机或者微控制器的输出钳位就越少。缺点是灵活性较低。移除X2处的下拉电阻并将这些输入钳位连接到T5的漏极引脚十一、动态制动H桥 为了激活制动力能，至少需要三个输入钳位（X 1、X 2和PWM）。 当通过H桥开关电动汽车的电机时，必须考虑反激二极管的另一个影响：由于惯性，如果不再向电机提供动力，车辆不会立即停止。电机继续旋转并开始作为发电机运行。 由此产生的感应电压的极性与预先施加到电机上的电压的极性相同。流经反激二极管和电机绕组的电流现在正在减慢车辆的速度，请记住机械能会转化为电能。这些过程称为动态制动。 所产生的电力的一部分作为热量消散在反激二极管和电机电线中，而其余部分则返回到电源线。需要更复杂的电路来安全地返回所产生的电力到车辆的电池，这称为再生制动。动态制动 没有反激二极管，动态制动可以由 H 桥控制：如果所有晶体管都“关闭”，则没有电流流过电机的绕组，因此车轮会旋转，而不会因动态而减慢速度制动。 当然，必须考虑感应电压的峰值。要激活动态制动过程，必须“打开”两个低侧或两个高侧 MOSFET。 现在，电机的夹具之间存在一条导电路径，车辆在发电时会主动减速。电力在晶体管和电机电线中以热量的形式耗散，这就是为什么这种制动被称为变阻制动。变阻制动十二、N沟道 MOS管H桥 p 沟道 MOSFET 的主要载流子是空穴，其迁移率低于电子（n 沟道类型内部的主要载流子）。因此，假设器件尺寸相同，p 沟道 MOSFET 的导通电阻通常高于 n 沟道 MOSFET 的导通电阻。 为了最大限度地减少 H 桥消耗的功率，可以使用四个 n 沟道 MOSFET，而不是在低压侧使用两个 n 沟道类型和在高压侧使用两个 p 沟道类型。N沟道 MOS管H桥 假设电路连接到输出为 +12V 的电源。X 3接地，因此T 3被“关闭”。X 4连接到+12V，因此T 4被“接通”。右侧中点电位接近0V。 左半桥的情况很棘手：X 2接地，因此 T 2被“关闭”。X 1连接到+12V，那么T 1的源极和栅极之间的电位是多少？ 如果 T 1“接通”时，左半桥中点的电位约为 12V。因此T 1的源极和栅极之间的差值接近0V，使T 1 “关闭”。如果T 1和T 2都“关闭”，则中点处的电势将约为+6V，导致T 1处的源极栅极电压为6V ，这足以将这些器件“打开”。所以真相是在两个极值之间。 如果n沟道MOSFET的阈值电压约为2V，则系统将在T 1部分“导通” 时在中点趋向于约10V的电势。T 1部分“导通” 为了能够完全“导通”T 1，高端 MOS管 的栅极引脚处的电位高于 14V（12V + 2V 阈值），因此需要第二个电源。驱动 MOS管的电路比高端 p 沟道 MOSFET 组成的 H 桥更复杂。完全“导通”T 1，连接第二个电源以上就是关于桥式电路的内容，希望大家能够多多支持我们 EMA。关于电子元器件原理的更多内容，欢迎阅读以下文章： 【干货】4种升压转换短路保护总结，图文结合，一文帮你快速搞定 RC振荡器工作原理分析，案例+公式，几分钟，带你搞定RC振荡器 搞不懂晶体管施密特触发器工作原理，一定不要错过这一文，秒懂
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9种TTL电路使用方法，工作原理+电路图，通俗易懂，几分钟就搞定
百芯EMA-国内DFM分析工具 :PCB/PCBA 3D仿真+BOM物料管理+PCB/PCBA DFM 可制造性分析 今天给大家分享的是：TTL电路的分析、TTL电路工作原理、TTL电路使用方法。一、TTL电路是什么意思? TTL 是一种集成电路，通过使用双极晶体管来执行逻辑功能以提供开关功能。TTL 设备最重要的特性是门的输入在未连接时将为逻辑高电平 (1)。 该技术用于设计和制造集成芯片，其中包含逻辑门和双极晶体管、电阻和二极管。TTL 设备解决了DTL中因使用晶体管代替二极管而出现的容性负载问题和速度问题，提供更好的噪声抑制和容性负载特性。具有 10ns 的传播延迟和 10mW 的功耗。二、TTL 逻辑电平 我们使用的大多数系统都依赖于 3.3V 或 5V TTL 电平。TTL是晶体管-晶体管逻辑的缩写。由双极晶体管构建的电路来实现切换和保持逻辑状态。 对于任何逻辑系列，阈值电压电平是必须要了解的一个点。以下是标准 5V TTL 电平的示例：V OH ——TTL 设备将为高信号提供的最小输出电压电平。V IH -- 被视为高电平的最小输入电压电平。V OL -- 设备将为低信号提供的最大输出电压电平。V IL——仍被视为低电平的最大输入电压电平。TTL逻辑电平 从上图中可以看到最小输出高电压（VOH）为2.7V。这意味驱动高电平设备的输出电压至少为2.7V。最小输入高电压 (V IH ) 为 2 V，意味着基本上2V以上的电压都将作为逻辑1（高）读入TTL设备。 应该还可以注意到一个设备的输出与另一个设备的输入之间存在0.7V的缓冲，被称为噪声容限。 同样，最大输出低电压 (V OL ) 为 0.4 V，发出逻辑0的设备将低于0.4V。最大输入低电压 (V IL ) 为 0.8 V，意味着低于0.8V的输入信号在读入设备都是逻辑0。 如果电压介于 0.8 V 和 2 V 之间会怎样？这个电压范围是不确定的，会导致无效状态，通常称为浮动。如果在设备上的输出引脚在此范围内“浮动”，则无法确定信号会产生什么结果，可能会在高电平和低电平之间任意反弹。三、TTL电路如何工作？ 下面为标准TTL逻辑门的电路图，正 NAND 门功能，如下图所示。这种标准的TTL逻辑电路在某些情况下与二极管-晶体管逻辑（DTL）电路有关。具有 2 输入与非门的 TTL 电路 从上图可以看出，T1是输入三极管，在开关时间上有优势。晶体管 T2 是分相器，晶体管 T3 和 T4 提供图腾柱输出。该 TTL 电路具有极低的输入阻抗、高扇出和更好的抗噪性，并且能够进行高电容驱动。 当输入 A 和 B 为高电平时，晶体管 T2 和 T3 导通并充当共发射极放大器。晶体管 T4 和发射极处的二极管正向偏置，并且流过的电流量可以忽略不计。输出为低电平，代表逻辑 0。 当两个输入均为低电平时，二极管 D1 和 D2 正向偏置。由于 5V 的电源电压 VCC，电流通过 D1 和 D2 以及电阻 R1 流向地面。R1 中的电源电压下降，晶体管 T2 关断，因为它没有足够的电压来导通。因此，晶体管T4也因T2截止而截止。晶体管 T3 导通（高电平）并充当射极跟随器。输出为高电平，代表逻辑 1。 当输入 A 和 B 中的任何一个为低电平时，二极管就会由于低输入而正向偏置。整个操作与上述相同。因此，输出为高电平（逻辑 1）。四、TTL电路电路使用方法 TTL 有不同的类型，如下所示：标准TTL电路快速TTL电路肖特基TTL电路大功率TTL电路低功耗 TTL电路高级肖特基 TTL电路 下面介绍几招那个TTL电路：1、标准TTL电路 下图显示了标准TTL与非门的内部结构和特性。它的与非门是四路二输入型。有四个5400/740电路。简单来说，这种类型的 TTL 电路的工作原理如下。标准TTL与非门 图中所示的 Q1 是一个双发射极NPN晶体管，这种类型的与非门类似于两个晶体管，它们的基极和发射极端子连接在一起。命名为D 2和D 3的二极管用于限制本质上为负的输入电压。2、低功耗 TTL电路 低功耗TTL电路实现了较低的功耗和耗散。尽管完成操作的速度有所降低。上图是使用与门制作的低功耗TTL。这里用到的与非门是74L00或54L00型的，这种类型的 TTL 的结构几乎与标准 TTL 的结构相似，只是电阻值更高。对于这个增加的电阻值，电路的功耗降低了。低功耗 TTL电路3、大功率TTL电路 与低功率 TTL 不同，高功率 TTL 是标准 TTL 的高速版本。这种类型的 TTL 的运行速度比前面讨论的要快。其功耗高于之前讨论的其他 TTL。下图是高功率 TTL 与非门。与非门是 74H00 或 54H00 类型的四路二输入。与标准 TTL 非常相似，只是 Q 3晶体管和 D 1 二极管组合已被 Q 3、 Q 5和 R 5的排列所取代。这种类型的TTL 的运行速度更高，功耗也更高。大功率TTL电路4、肖特基TTL电路 肖特基 TTL电路用于加快操作时间。这种类型的 TTL 提供的速度是高功率 TTL 提供的速度的两倍。两个 TTL 的功耗相同，没有额外的功耗。下图表示基于NAND 的基本肖特基 TTL 图。 电路图与大功率TTL非常相似，这里缺少大功率TTL的Q晶体管。用于这种TTL的肖特基晶体管是一个基极和集电极由肖特基二极管连接的双极型晶体管。肖特基TTL电路五、TTL电路正确接线图 这里从TTL电路输入和输出来看：1、输入标准2输入TTL电路标准3输入TTL电路2、输出TTL图腾柱输出TTL集电极开路输出TTL三态门输出1、标准2输入TTL电路 下图为2输入TTL与非门的电路图。它有四个晶体管Q 1、Q 2、Q 3和Q 4。晶体管 Q 1在发射极侧有两个输入端。三极管Q 3和Q 4组成输出端，称为图腾柱输出。标准2输入TTL电路 2 输入 TTL 与非门的电路可能看起来很复杂。我们可以通过考虑 2 输入 NPN 晶体管的二极管等效来简化其操作，如下图所示。标准2输入TTL电路 在图中，二极管DA和DB代表晶体管Q 1的2输入发射极结。二极管 DC代表晶体管 Q2的集电极-基极结。 当输入 A 和 B 均为低电平时，两个二极管均正向偏置。因此，由于电源电压 +V CC = 5 V 而产生的电流将通过 R 1 和两个二极管 D A 和 D B 流向地面。 电源电压在电阻 R 1中下降 ，不足以导通晶体管 Q 2。随着 Q 2打开，晶体管 Q 4也将截止。但是晶体管Q 3被拉高。由于 Q 3是射极跟随器，因此端子的输出也将为高电平，即逻辑 1。 当任何一个输入（A 或 B）为低时，具有低输入的二极管将正向偏置。将发生与上述相同的操作，在这种情况下，输出将为高电平。 当输入 A 和 B 均为高电平时，发射极-基极结处的两个二极管都将反向偏置。集电极-基极结处的二极管 D C正向偏置。它将打开晶体管 Q 2。随着Q 2导通，晶体管Q 4也将导通。 输出端的两个晶体管都将导通，因此终端输出将具有低电平，这被视为逻辑 0。2、标准3输入TTL与非门电路 下图为标准3输入TTL与非门电路。这与我们在2输入TTL与非门电路中差不多，只是这里输入晶体管Q 1具有三个发射极而不是两个。工作原理与 2 输入 TTL 与非门相同。标准3输入TTL与非门电路3、TTL图腾柱输出电路 在下图所示的电路中，阴影部分表示图腾柱输出。三极管Q 3、Q 4、二极管D和限流电阻R 3构成TTL的图腾柱输出结构。TTL图腾柱输出电路 标准图腾柱输出，TTL电路具有以下特点和优势：1、由于延迟时间短，与 DTL 相比，它们的运行速度相当高2、抗噪性低（0.4V）3、每个门的平均传播延迟为 10 纳秒 (ns)4、平均功耗为 10mW5、它的最大扇出为10，这意味着一个输出可以驱动另外10个TTL输入6、其他数字电路的接口很容易。7、与二极管相比，其中应用的多发射极晶体管占用的空间相对较小8、该系列价格相对便宜，市场上大量供应9、应用简单易行10、图腾柱晶体管在二进制 1（高）状态下提供非常低的输出阻抗11、TTL 设备是兼容的（即一个 TTL 设备的输出可以作为输入提供给另一个 TTL 设备。在这种情况下，第一个设备称为驱动器，而第二个称为负载）4、TTL集电极开路输出电路 TTL逻辑的集电极开路输出配置如下图所示。在此配置中，取消了晶体管 Q 3和上拉电阻。取而代之的是外部上拉电阻以确保正常运行，如图所示。TTL集电极开路输出 输出取自 Q 4的集电极开路端子。当晶体管 Q 4关闭时，输出 Y 将为高电平，而当 Q 4导通时，输出将为低电平。5、TTL三态门输出电路 在这种输出配置下操作晶体管时，可以获得高阻抗。三种输出状态是：高、低和高阻抗。 三态逻辑电路利用图腾柱排列的高速运行，同时允许输出进行线与运算（连接在一起）。Hi-Z 状态是图腾柱排列中的两个晶体管都关闭的状态，因此输出端对地和 V CC为高阻抗。换句话说，输出是一个开路或浮动终端，既不是低电平也不是高电平。实际上，输出端并不是完全开路，而是相对于地和 V CC具有几 MΩ 或更高的高电阻。TTL三态门输出电路 上图显示了三态逆变器的电路，该电路有两个输入：A 是正常逻辑输入，F 是能够产生 Hi-Z 状态的启用输入。 当 F = 0 时，无论逻辑输入 A 的状态如何，电路都会进入其高阻抗状态。F 处的低电平正向偏置晶体管 Q 1 的发射极-基极结，并使电阻 R1 的电流从晶体管Q分流2使 Q 2关断，从而使晶体管 Q 4关断。E 处的低电平还正向偏置二极管 D 2以从晶体管 Q 3的基极分流电流，因此 Q 3也关闭。由于两个图腾柱晶体管都处于截止状态，因此输出端基本上是开路。 具体的可以看如下真值表：F = 1 时，电路作为正常逆变器运行，因为 F 处的高输入对晶体管 Q 1或二极管 D 2没有影响。在此启用条件下，输出只是逻辑输入的反相。TTL三态门输出电路真值表 TTL三态门输出电路优点：高速运转，传播延迟大约为 10 毫秒，与DTL和RTL逻辑器件相比更快。与 DTL 和 RTL 相比功耗更低。低成本。更好的扇出。噪声可靠运行。六、TTL的特征 TTL 的特性是扇入和扇出、功耗、噪声容限和传播延迟。扇入和扇出：连接到栅极的输入和输出的数量，在不影响整体性能的情况下不会降低电压。TTL 扇出10。噪声容限：这是输入端允许的噪声电压，不应影响输出。TTL 的噪声容限为 0.4 V。传播延迟：指电路从施加输入到产生输出所花费的时间。功耗：设备必须的。七、TTL 与其他逻辑系列的比较 下面为TTL 与其他逻辑系列的比较：TTL 与其他逻辑系列的比较 以上就是关于TTL电路的内容，希望大家能够多多支持我们EMA。 关于电子元器件的更多内容，欢迎阅读以下文章： LM331电路讲解，引脚图+功能+工作原理，几分钟，轻松搞定LM331 不懂虚短与虚断概念？虚短与虚短通俗讲解，几分钟带你搞定
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