电路设计（上）

大家好，欢迎来到IT知识分享网。

经典MOS管电平转换电路

电平转换在电路设计中非常常见，因为做电路设计很多时候就像在搭积木，这个电路模块，加上那个电路模块，拼拼凑凑连起来就是一个电子产品了。

而各电路模块间经常会出现电压域不一致的情况，所以模块间的通讯就要使用电平转换电路了。

上图是用MOS管实现的I2C总线电平转换电路，实现3.3V电压域与5V电压域间的双向通讯。

挂在总线上的有3.3V的器件，也有5V的器件，通过这个电路，大家就可以愉快地玩耍聊天了！

实物对照图如下：

实物的上拉电阻用了4.7K欧姆，可以提供更大的电流驱动能力。在满足电路性能的前提下，我喜欢用阻值更大的电阻，因为功耗更低更省电……

查看原文：https://www.dianyuan.com/eestar/article-3837.html

红外线靠近检测电路

红外线靠近检测电路，顾名思义，就是通过红外线来检测是否有物体靠近的电路。电路通过向外发出红外线，然后检测是否有被物体反射的红外线，来判断是否有物体靠近到一定的范围。

电路图对应的实物图如下，这是一个传感器模块电路。

一、电路说明

电路中的“红外对管”U2，包括红外发射管与红外接收管。红外发射管发射出红外线，红外接收管不断检测接收红外线。当障碍物距离较远，接收管接收到的红外线强度不足时，电路中的LED灯熄灭。

当障碍物距离较近，接收管接收到足够强度的红外线时，电路中的LED灯亮起，电路对外输出0V。

红外对管的发射管和接收管之间有塑料隔板，防止在没有障碍物反射红外线的情况下，接收管也可以接收到红外线。

二、原理分析

红外对管U2的红外发射管对外发出红外线，红外接收管接收红外线。接收管与电阻R2串联，两者对+5V分压后，输给电压比较器U1的第3脚，即同相输入端IN1+。接收管接收到的红外线越多，其分压获得的电压越小，电阻R2分压获得的电压越多。

电压比较器U1的型号为LM393，内部有两个比较器。U1的第2脚接到电阻R3，调整R3，可以改变反向输入端IN1-的电压值，从而调整检测物体距离远近的阀值……

原文链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-3838.html

电压掉电监测电路

电路在电压掉电时处于不稳定状态，经常需要采取一些应对措施。比如音响，内部的音频功率放大电路，在被突然拔掉电源时会发出刺耳的爆破音。

如果加入电压掉电监测电路，当监测到电压掉电时，输出一个信号来触发静音电路工作，就可以消除爆破音。（静音电路，可以是在音频功率放大电路与喇叭之间加入继电器，要静音时，控制继电器断开与喇叭的连接）

上图是这里要介绍的一个电压掉电监测电路。

这个电路在液晶电视里用得非常多。当直接拔掉液晶电视的电源时，这个电路会输出掉电信号给电视机功放芯片的静音（mute）控制脚，将功放静音。这样就能大大降低甚至消除由功放驱动的电视喇叭发出的爆破音。

一、电路说明

电压掉电监测电路，监测的是电压VCC。当VCC的电压下降到一定阀值时，三极管Q2导通，可以将外部电压拉到0V；否则Q2不导通，对外相当于开路。

二、原理分析

VCC是要监测的电压，这里以VCC等于12V为例进行分析。

1、当VCC上电时，通过电阻R1、二极管D1对电容C1充电。VCC稳定在12V后，经过R1、R2的分压，D1的左边为11.25V。经过D1后降低了一个二极管压降，即0.7V，最终电容C1的电压被充到10.55V。

2、VCC稳定在12V后，Q1的b极也为12V。由于b极比e极电压还高，三极管Q1不导通。Q1不导通，则Q2的b极没有电压，Q2也不导通。

3、当VCC掉电时，需要掉到一定的阀值，Q2才会导通，并对外输出VCC掉电的信号。下图画出了三个放电回路。

放电回路①：

当VCC降低到9.85V时，电容C1的电压为充满电时的10.55V，比Q1的b极（9.85V）高0.7V，C1通过Q1的eb极、电阻R3，分别放电到VCC，以及经电阻R1、R2到地。于是Q1被打开。值得说明的是，放到VCC的电，最终通过VCC的各种负载，还是回到了地……

原文链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-3839.html

拆解玩具电池充电器：充久了可能会爆，廉价电路方案让人震惊！

▲ 本文要分析的电路

家里有不少给小孩子买的电动玩具，感叹现在的电动玩具虽然才几十块钱，但是不仅包邮，还附送充电器和可充电电池，真的很便宜，大家都买得起。

下图这款充电器忘了是哪个玩具附送的，看起来像模像样，就是有点轻。这么便宜的价格，想看看是什么电路方案，下面拆解分析：

背面的样子：

背面的字体不大能看清：（妹纸的手）

图像处理一下，大体能看清了：

上面写着，这是一款镍镉、镍氢电池充电器，5号、7号电池都能充。

采用USB供电，标称输入是5V 1A。

充电时间3-5小时。

卸下4颗螺丝，拆开后盖：

这时已经可以把电路板扣出来了：

重点看电路板，元器件很少：

根据实物，把电路原理图复原出来，电路很简单：

不难发现，有三组一模一样的电路，用来分别对三节电池进行充电：

所以在实物图上，只标注原理图中位于左边的那组：

这款充电器有3个电池仓，可以独立地对3节电池进行充电：

电池仓里不放电池时，接上电，红色LED灯是不亮的：（同样是妹纸的手）

因为没有电池，LED灯所在的电路不能形成回路：

电池仓里放入电池，LED灯亮起：

此时就是在充电了。充电时，电路中各点的电压电流是怎样的呢……

原文链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-3840.html

带软开启功能的MOS管电源开关电路

电源开关电路，经常用在各“功能模块”电路的电源通断控制，是常用电路之一。本文要讲解的电源开关电路，是用MOS管实现的，且带软开启功能。

既然带“软”开启功能，不妨把这个电路理解为一个“软”妹纸，让咱们深入去了解她吧！

一、电路说明

电源开关电路，尤其是MOS管电源开关电路，经常用在各“功能模块”电路的电源通断控制，如下框图所示：

▲图1：框图中1个MOS管符号代表1个完整的MOS管电源开关电路

在设计时，只要增加一个电容（C1），一个电阻（R2），就可以实现软开启（soft start）功能：

▲图2：电容C1、电阻R2实现软开启（soft start）功能

软开启，是指电源缓慢开启，以限制电源启动时的浪涌电流。

在没有做软开启时，电源电压的上升会比较陡峭，见图3：

▲图3：没有做软开启时，电源电压上升沿比较陡峭

加入软开启功能后，电源开关会慢慢打开，电源电压也就会慢慢上升，上升沿会比较平缓，见图4：

▲图4：加入软开启功能，电源电压上升沿比较平缓

浪涌电流可能会令电源系统突然不堪重负而掉电，导致系统不稳定。严重的可能会损坏电路上的元器件。

▲图5：浪涌电流时常导致系统不稳定，并可能损坏电路元器件

电源上电过快过急，负载瞬间加电，会突然索取非常大的电流。比如在电源电压是5V，负载是个大容量电容的时候，电源瞬间开启令电压瞬间上升达到5V，电容充电电流会非常大。如果同样的时间内电源电压只上升到2.5V，那么电流就小得多了。下面从数学上分析一下……

原文链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-3841.html

多谐振荡器之“钛合金狗眼闪烁电路”

网络上有一句玩笑话是这样说的：”亮瞎你的钛合金狗眼！”

我觉得钛合金狗眼一定是很厉害的东西，攻防极高，应该还会一闪一闪的。

想给玩具狗装一个这样的狗眼其实不难，用经典的“多谐振荡器”电路就可以做出来，下面我们来看看“钛合金狗眼”是怎么做的吧！

一、电路说明

上图是一种多谐振荡器电路，开关SW1闭合后，电路接通了电压为3V的电源。

之后，三极管Q1和Q2会轮流导通和截止，产生持续震荡，令两个LED灯不断闪烁。

把上图电路装进玩具狗的眼睛后：

二、原理分析

在电源开关SW1合上前，电容C1、C2两端的电压均为0。

合上电源开关SW1，在接通电源的瞬间，Q2B点、Q1B点的电压在上拉电阻R1、R2的作用下从0开始抬升，理论上将会把三极管Q1和Q2同时导通。但由于三极管的性能参数差异，其中一个三极管会先导通。

假设Q1先导通，Q1的导通引起Q1C点的电压下降，后续顺序如下：

①Q1C点的电压下降 => ②Q2B点的电压下降(导致了Q2的截止) => ③Q2C点的电压上升(导致了LED灯D2的熄灭) => ④Q1B点的电压上升 => ⑤进一步使Q1C点的电压下降(导致了LED灯D1的亮起)

Q1C点的电压下降，进一步引起了自身电压的下降。这就是振荡电路中常说的“正反馈”啦。

我们说电容电压不能突变，不是不变。之后电容C1左边(Q1C点)的电压几乎为0，右边(Q2B点)开始通过电阻R1从电源获得电压来充电。充电过程中三极管Q2的B极电压逐渐升高，一直升高到能使Q2导通……

原文链接：https://www.dianyuan.com/eestar/article-3853.html

更多精彩内容，尽在电子星球 APP（https://www.eestar.com/）

六篇技术文章，让你秒懂电容的脾气秉性

七篇DIY技术文章献给你，让你脑洞全开

五篇文章帮你开启DSP的学习思路

汇总篇：关于PID知识，重点在此