嵌入式学习-电学基础-开关电路

记录每次学习的过程，总结学习的内容，希望能给到自己和别人帮助。

电学基础-开关电路

1.MOS管

MOS，是MOSFET的缩写。MOSFET金属-氧化物半导体场效应晶体管，简称金氧半场效晶体管（Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET）。

一般是金属(metal)—氧化物(oxide)—半导体(semiconductor)场效应晶体管，或者称是金属—绝缘体(insulator)—半导体。G：gate 栅极；S：source 源极；D：drain 漏极。MOS管的source（源极）和drain（漏极）是可以对调的，他们都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下，这个两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能。这样的器件被认为是对称的。
场效应管分为PMOS管（P沟道型）和NMOS（N沟道型）管，属于绝缘栅场效应管。

N沟道mos管：高电压导通，低电压截止
P沟道mos管：高电压截止，低电压导通

我们都听说过硅半导体，其实纯净的硅导电性很差，接近于绝缘体，基本上是不导电的。但是在硅中掺杂一些三价硼五价磷硅的导电性就会增加。
p的英文是positive，带正电
n的英文是negative，带负电

主要参数
1、最大额定参数
最大额定参数，要求所有数值取得条件为Ta=25℃。

2、静态电特性

3、动态电特性

4、其他重要参数
除以上介绍的参数之外，MOS管还有很多重要的参数，明细如下：

2.或非门/与非门/双稳态触发器（锁存）

或非门（NOR gate）是电子电路中常见的一种逻辑门。或非门的输出信号取决于所有输入信号的状态，但是只要有一个输入信号是高电平，那么它的输出信号就会是低电平；只有当所有的输入信号都是低电平时，它的输出信号才会是高电平。
换句话说，或非门就像一个大门，只有所有的输入都是关着的（低电平），才会打开大门（输出高电平），否则大门就会保持关闭（输出低电平）。

或非门(都是低电平就输出高电平，只要有一个是高电平则输出低电平)
与非门(只要有一个低电平就输出高电平，只要有一个是高电平则输出低电平)

3.运算放大器

比较电压，上面的大 就输出高电平，上面的小，就输出低电平，
输出电压在组件中设定

4.NE555

NE555是一种集成电路，也被称为555计时器，它广泛应用于模拟电路中。NE555集成电路具有多种应用，包括方波发生器、多谐振荡器、脉冲宽度调制器、定时器等。它是一种通用、可靠、经济实惠的电路元件，可用于各种模拟电路设计。

DIP直插式 例如DIP8
SOP贴片式 例如SOP8 有8只脚

NE555是一种常用的集成电路，也被称为555定时器。它可以用来产生各种类型的脉冲波形，包括方波、脉冲、正弦波等。其工作原理是基于内部比较器、多种外部电阻和电容等元件构成的时序电路。NE555通常由电源电压Vcc、地GND、控制电压CV、输出OUT和复位RST等引脚组成。
NE555的工作原理是：当电源电压Vcc被接通时，电路开始工作，电容器C开始充电，直到其电压达到2/3的Vcc时，内部比较器的输出将变为高电平。此时，输出OUT也会由低电平变为高电平。当电容器C电压下降到1/3的Vcc时，内部比较器的输出将变为低电平，此时输出OUT也会由高电平变为低电平。电容器C又开始充电，电路又开始了一个新的周期。
周期T（秒）是由外部电容器C和两个外部电阻R1、R2的值决定的，公式为T=0.693×(R1+2×R2)×C。占空比D是指方波周期中高电平的时间比例，公式为D=(R1+R2)/(R1+2×R2)。因此，通过改变电容器C和电阻R1、R2的值，可以改变方波波形的周期和占空比。
总之，NE555工作的原理是基于时序电路的构建，通过改变外部电容器和电阻的数值来控制周期和占空比，实现各种脉冲波形的产生。

NE555

根据数据手册中的使用方法（NE555的外围电路）

设定切换速度 根据公式T=0.693×(R1+2×R2)×C

5.二极管

二极管是一种电子元件，它由两种不同类型的半导体材料制成。这些材料被安排在一起，形成了一个名为 P-N 结的结构。这种结构使得电流只能沿一个方向通过二极管，而另一个方向则无法通过。
因为二极管只允许电流在一个方向上通过，所以它在电子学中有很多用途。例如，我们可以使用二极管制作电池充电器、电源适配器和许多其他电子设备。

6.三极管

三极管也是一种用电去控制电的元器件
小信号驱动大信号
NPN高电压导通，低电压截止 （如S8050）
PNP高电压截止，低电压导通 （如S8550）

三极管是一种非常重要的电子元器件
三极管有三个区域，所以它被称为三极管。这三个区域分别被称为发射极、基极和集电极。
当在三极管的基极输入电流信号时，这个信号可以控制三极管的集电极和发射极之间的电流流动。这样的话，我们就可以通过改变输入信号的电流来控制输出电流的大小。
三极管常常被用来放大电信号，例如在无线电和音频放大器中。它们也可以用来控制电路中的电流，例如在电子开关和电源电路中。（了解即可）

MOS管与三极管的差别
三极管全称为半导体三极管，它的主要作用就是将微小的信号中止放大。MOS管与三极管有着许多相近的地方，也有许多不同之处。
首先是开关速度的不同。三极管工作时，两个PN结都会感应出电荷，当开关管处于导通状态时，三极管处于饱和状态，假设这时三极管截至，PN结感应的电荷要恢复到平衡状态，这个过程需求时间。而MOS由于工作方式不同，不需要恢复时间，因此可以用作高速开关管。
其次是控制方式不同。MOS管是电压控制元件，而三级管是电流控制元件。在只允许从信号源取较少电流的情况下，应选用MOS管；而在信号电压较低，又允许从信号源取较多电流的条件下，应选用三极管。
接着是载流子种类数量不同。电力电子技术中提及的单极器件是指只靠一种载流子导电的器件，双极器件是指靠两种载流子导电的器件。MOS管只应用了一种多数载流子导电，所以也称为单极型器件；而三极管是既有多数载流子，也应用少数载流子导电；是为双极型器件。
第三是灵活性不同。有些MOS管的源极和漏极可以互换运用，栅压也可正可负，灵活性比三极管好。
第四是集成能力不同。MOS管能在很小电流和很低电压的条件下工作，而且它的制造工艺可以很方便地把很多MOS管集成在一块硅片上，因此MOS管在大范围集成电路中得到了普遍的应用。
第五是输入阻抗和噪声能力不同。MOS管具有较高输入阻抗和低噪声等优点，被普遍应用于各种电子设备中，特别用MOS管做整个电子设备的输入级，可以获得普通三极管很难达到的性能。
最后是功耗损耗不同。同等情况下，采用MOS管时，功耗损耗低；而选用三极管时，功耗损耗要高出许多。
当然，在使用成本上，MOS管要高于三极管，因此根据两种元件的特性，MOS管常用于高频高速电路、大电流场所，以及对基极或漏极控制电流比较敏感的中央区域；而三极管则用于低成本场所，达不到效果时才会考虑替换选用MOS管。

三极管的工作原理
我们可以将水龙头比作三极管的电路，水流就相当于电流，水龙头的开关就相当于控制三极管的输入信号。
当我们打开水龙头时，水就从水管中流过来，当水龙头的开关处于开启状态时，水就会顺畅地从水龙头中流出来，当开关处于关闭状态时，水流就会停止。
同样地，当我们将电路中的电源连接到三极管时，电流就会流过来。当三极管的输入信号（比如控制信号）被送到三极管的基极时，三极管就会开启，电流就会从三极管的集电极流出来，当控制信号消失时，三极管就会关闭，电流就会停止流动。

7.继电器

通电的螺线圈会产生磁场
弱电控制强电
继电器是一种电气元器件，它通过接受一个电信号来控制另一个电路中的电压或电流。继电器通常由一个磁铁和一个电磁线圈组成。当通过线圈流过一定电流时，磁铁会产生磁场，使触点间距变小，进而接通电路。继电器由于具有绝对稳定、高效率、长寿命、安全可靠等优点，因而在自动化、电力、通信、电子等领域中广泛应用。


简单的看右边的图就是，D和E之间通电，电磁铁产生吸力，吸引铣铁B和C接触， D和E之间断电，在弹簧的作用下，电磁铁失去吸力，A和B接触。
我们通过控制D和E之间的电，就能控制B和C，B和A之间的电信号。

凡心所向，素履以往，生如逆旅，一苇以航。