前言

一直想入職嵌入式軟件，但是25年作為學(xué)歷一般的應(yīng)屆生真是太難了，于是今年實(shí)習(xí)就不想跑太遠(yuǎn)了，就在老家5線小城市進(jìn)入了一家小企業(yè)，當(dāng)電子工程師實(shí)習(xí)（學(xué)徒）。

抱著入職什么，就學(xué)習(xí)什么的態(tài)度，大家都要認(rèn)真對(duì)待每一份工作。

本篇文章將介紹幾種常見的經(jīng)典電路。

二極管鉗位（I/O的過壓/浪涌保護(hù)）

使用場(chǎng)景

當(dāng)我們的電路環(huán)境接收外部輸入信號(hào)容易受到噪聲影響，我們需要采取過壓和浪涌保護(hù)措施，其中一個(gè)方式就是二極管鉗位保護(hù)。鉗位二極管選擇肖特基二極管或者小信號(hào)二極管，正向壓降低，結(jié)電容小。

過壓：指電路中的電壓超過了正常操作范圍。

浪涌：指短時(shí)間內(nèi)出現(xiàn)的電壓或電流尖峰，可能對(duì)電路造成損害

肖特基二極管：具有正向壓降低、反向恢復(fù)時(shí)間短、結(jié)電容小等特點(diǎn)，適合用于高頻電路和需要快速響應(yīng)的場(chǎng)合。

小信號(hào)二極管：通常用于處理小信號(hào)，其正向壓降也較低，結(jié)電容相對(duì)較小，適用于對(duì)信號(hào)質(zhì)量要求較高的電路。

選擇這兩種二極管作為鉗位二極管，可以減小對(duì)電路正常工作的影響，同時(shí)提供有效的過壓和浪涌保護(hù)。

結(jié)電容：二極管內(nèi)部的寄生電容。結(jié)電容小意味著二極管在高頻信號(hào)下的性能更好，不易引起信號(hào)的失真或衰減。

原理圖

狀態(tài)分析

以下假設(shè)均在未發(fā)生反向擊穿等情況

靜態(tài)狀態(tài)（無輸入信號(hào)）

當(dāng)處于無信號(hào)狀態(tài)時(shí)，由于D4、D5為鉗位二極管，此時(shí)不導(dǎo)通。電路處于靜態(tài)狀態(tài)

正向輸入信號(hào)狀態(tài)

當(dāng)INPUT端接收到正向電壓信號(hào)時(shí)，D4導(dǎo)通，將電壓鉗制在D4導(dǎo)通電壓附加。

D5此時(shí)不導(dǎo)通，為反向偏置狀態(tài)。

R21限制流過D4的電流，保護(hù)電流不受大電流沖擊。

IC-IN端接收到的電壓信號(hào)將被D4鉗制后的電壓所決定。

負(fù)向輸入信號(hào)狀態(tài)

當(dāng)INPUT端接收到反向電壓信號(hào)時(shí)，D5導(dǎo)通，將電壓鉗制在D5導(dǎo)通電壓附加。

D4此時(shí)不導(dǎo)通，為反向偏置狀態(tài)。

R21限制流過D5的電流，保護(hù)電流不受大電流沖擊。

IC-IN端接收到的電壓信號(hào)將被D5鉗制后的電壓所決定。

過壓保護(hù)狀態(tài)

如果INPUT端接收到一個(gè)過高的正向或負(fù)向電壓信號(hào)，D4或D5將分別導(dǎo)通，并將電壓鉗制在它們的正向?qū)妷焊浇?，從而保護(hù)后續(xù)電路不受過壓損害。

在這種情況下，R21同樣起到限流作用，防止二極管因過大電流而損壞。

防反接保護(hù)電路

防反接保護(hù)（二極管）

使用場(chǎng)景

在實(shí)際電子設(shè)計(jì)中，防反接保護(hù)電路非常重要。最簡(jiǎn)單的就是利用二極管的單向?qū)щ娦浴?/p>

但是使用二極管有個(gè)弊端，就是二極管會(huì)有壓降。

原理圖

防反接保護(hù)（PMOS）

使用場(chǎng)景

前面介紹的二極管防反接的辦法， 有壓降的弊端，如果我們對(duì)電壓要求很敏感的話，可以采用PMOS的方法來代替。

原理圖

狀態(tài)分析

PMOS在完全導(dǎo)通后，導(dǎo)通電阻很小，GS之間加了一個(gè)齊納二極管防止輸入電壓超過MOS的Vgs，Vgs額定值為20V,這里一般用10V就可以滿足。

直流浪涌電流抑制開關(guān)

適用場(chǎng)景

原理圖

此電路可以解決負(fù)載中有大容量電容，電源端出現(xiàn)巨大浪涌電流的問題，啟動(dòng)時(shí)緩慢升高電壓以抑制上電時(shí)的浪涌電流。電壓升高的時(shí)間C1與R6決定，值增大，緩啟動(dòng)的時(shí)間變長(zhǎng)。

背靠背防倒灌

使用場(chǎng)景

前面的防反接保護(hù)電路中說了，會(huì)有出現(xiàn)倒流的風(fēng)險(xiǎn)，特別是負(fù)載端是電池或者有大容量電容時(shí)，或者是電腦的USB給一些調(diào)試的同時(shí)外部還有電源，則會(huì)流向Vin側(cè)，進(jìn)而引發(fā)一系列故障

原理圖

雙三極管鏡像電路防倒灌

該電路，防反接，輸出基本不損失電壓，不需要額外控制信號(hào)，可以防止電流回流。

原理圖

雙向電平轉(zhuǎn)換(MOS管）

用MOS管進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，電路簡(jiǎn)單，可以實(shí)現(xiàn)雙向通訊，用于2C等開漏總線上是肯定沒問題的，但大家思考一下，此電路能用于串口、SPI或者其它推挽輸出形式的電平轉(zhuǎn)換嗎？關(guān)于速率，如果太快信號(hào)也會(huì)失真，一般100K以內(nèi)問題都不大，超出了就要實(shí)際觀察下波形失真情況，看下能否接受，另外注意低端電壓一定要低于等于高端電壓。

原理圖

RS485方向自動(dòng)控制

我們都知道RS485是半雙工通信，所以在傳輸?shù)臅r(shí)候需要有使能信號(hào)，標(biāo)明是發(fā)送還是接收信號(hào)，很多時(shí)候用一個(gè)O口控制就好了，但是有些低成本緊湊型的MCU上，一個(gè)O口也是很珍貴的因此，如果能實(shí)現(xiàn)硬件自動(dòng)控制方向，像串口那樣兩條線通信了，也不需要程序控制，可以釋放一個(gè)io

原理圖

ESP32自動(dòng)下載電路

這是一個(gè)ESP32系列或者ESP8266等電路的一個(gè)自動(dòng)下載電路?？梢杂眠壿婭C試下能自動(dòng)下載，使用帶DTR和RTS引腳的USB轉(zhuǎn)UART芯片即可。芯片會(huì)自動(dòng)幫我們發(fā)出進(jìn)入燒寫模式的信號(hào)，非常方便。

建議Type-C拉取5V/3A電流電路

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