STM32-模电

目次
一、MOS管
二、二极管
三、IGBT 
四、运算放大器
 五、推挽、开漏、上拉电阻
一、MOS管

1. MOS简介

这里以nmos管为例，注意箭头方向。G门极/栅极，D漏极，S源极。
当给G通高电寻常，灯泡点亮，给G通低电寻常，灯泡熄灭。

   mos管有4个参数需要注意：封装、Vgsth、Rdson、Cgs
  

   nmos可以看成是由电压控制的电阻，电压是G-S两头的电压差，电阻是D-S之间的电阻。这个电阻的阻值会随着GS电压的变化而变化，不是线性对应关系。  
   1.1Vgsth

    GS两头电压低于Vgsth时，DS两头电阻值接近于无穷， GS两头电压高于Vgsth时，DS两头电阻值接近于0。Vgsth也被称为临界电压，只有当DS两头电压大于这个值时，mos管才会打开。
  1.2 Rdson

   当mos管完全打开时，DS两头电阻值就是Rdson。Rdson越小越好，其所分担的电压越小，发热也低，但所对应的代价也越高一样寻常对应的体积也越大。
  1.3 Cgs 

   Cgs指的是gs之间的寄生电容，所有的nmos都有， 制作工艺问题，无法被克制。
  1.其会影响到mos管的打开速度，加载到G极的电压，会先给这个电容充电，导致G极电压会有一个爬升的过程。
  2.Cgs一样寻常与Rdson成反比关系。
  

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2. NMOS和PMOS的区别

2.1 区别

   对于pmos，G极给低电压时，灯泡才会被点亮。 
  

    问题一：为什么pmos在灯泡上面，nmos在灯泡下面？
  

    若nmos放在灯泡上面，当nmos被打开后，Rds的阻值接近于0，等效为右边的形式。现在若还想维持灯泡点亮的状态，Vg必须大于Vs+Vgs，接近于10v,而G极供电最高只有5v，无法继续维持nmos的打开状态。所以nmos出现不稳定状态。
    问题二：对于灯泡而言，放在上面和放在下面有什么本质区别？ 
  

    将灯泡换做芯片，
  1.芯片的GND没有与其他芯片共地，会出现通讯混乱的问题；
  2.nmos管关闭的时候，芯片的VCC直接接+5V，电流会通过芯片引脚流出去，会让芯片进入一个未知的状态；
  

   总结：
  对于灯泡这种无源器件，使用nmos作为下管；对于芯片这种有源器件，使用pmos作为上管；既解决共地问题，又隔绝电源。
  2.2 PMOS的等效模子 

   Vs大于Vg的时候，pmos才被打开。
  

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3. MOS和三极管的区别 

   给基极通高电压，三极管导通，灯泡被打开
  

    mos管是电压控制的元器件；
  三极管是电流控制的元器件；
     三极管BE之间等效成一个二极管，当B极高电压时，BE之间存在一连的电流，有电流三极管打开，没有电流，灯泡刹时熄灭。
  三极管打开的必要条件：BE之间存在必要的电流；
  

    只要维持GS两头的电压差，mos管就可以打开。因为寄生电容的存在，纵然撤走G极的高电压，灯泡也会亮一会再熄灭，电容上的电荷被耗光。
  

   mos管优点：1.静态电流小省电；2.导通阻抗小； 
  mos管导通后，Rds的阻值非常小；三极管导通后CE等效为一个二极管；
  

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二、二极管

1. 二极管

   

  

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2. 稳压二极管

   平凡二极管，当施加反向电压时，流过的电流为0，表现出反向截止的特性；但当反向电压富足大时，二极管被击穿，永世损坏。
  

   稳压二极管被反向击穿后，不管流过这个二极管的电流多大，其两头的电压都是6V。 
  

   注意：
  1. 这个R1电阻肯定要存在，否则会导致电流过大而烧毁稳压二极管；
  2.对于R2是取值有限定，阻值太小无法击穿稳压二极管；
  

   缺点：
  1.不适合大负载场景，发热严重；
  2.缺乏反馈，输出不稳定；
  

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三、IGBT 

   mos管取代开关
  

    mos管不可替代，mos管不耐高压
  

    三极管耐高压，但也需要打电流；
  通过单片机直接相连B极，单片机无法输出1A的电流，max=20ma；
  

   1.需要一个额外的5V电源和一个电阻； 
  2.输出的pwm和开关是反向的；
  

   mos管喝三极管的组合就是IGBT 
  

    通过高速开关产生pwm
  

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四、运算放大器

 1. 理论

   通常A的值非常大，高达几十万
  

2. 当比较器使用（非线性区）

 3.放大区（非线性区）

   为了使用到线性区，引入负反馈
  

 4. 虚断

   本质：理想运放的输入无穷大；
  in = ip = 0；
  

5. 虚短 

   本质：当运放引入负反馈时，Un = Up；
  

6.放大区公式推导 

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 五、推挽、开漏、上拉电阻

1. 推挽模式 

 2. 开漏模式

   1.开漏：实现5v对3v的控制 
  若使用推挽模式，上mos导通，EN接5v，会导致芯片烧毁；
  

    开漏模式常与上拉电阻搭配，当mos关闭时，输出处于高组态，现在上拉电阻发挥作用；
  

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   2.开漏：实现 几个gpio对一个输入的控制
  若使用推挽模式，下面这种情况会烧毁mos
  

   使用开漏模式，恣意一个mos打开，EN引脚都会被拉低到低电平；
  只有2个mos都关闭时，EN被上拉电阻上拉到3.3v
  

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3. 上拉电阻  

3.1 作用

   作用：辅助浮空状态输出高电平；
  R2的阻值非常大，因此流过R1的电流非常小；
  

 3.2 阻值怎样取值

   当mos打开时，会产生漏电流，是白白浪费掉的； 
  因此希望阻值越大越好；
  

    低电平向高电平转换时，存在一个爬升过程，爬升的过程就是电阻R1给电容充电的过程；
  电阻阻值越大，爬升过程越慢；
  

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