實際硬件設(shè)計中非常經(jīng)典巧妙的20個電路合集，帶分析，收藏起來慢慢看！

1、雙向電平轉(zhuǎn)換（MOS管）

電路板上的不同模塊之間的通信，在很多情況下主控，傳感器，其他外設(shè)等，電壓是不一樣的，3.3V，5V，12V，各種電平都有，所以對電壓進(jìn)行轉(zhuǎn)換是家常便飯，簡單的一般有兩種方法：

1、高壓到低壓，用電阻分壓；低壓到高壓，用三極管，這種只能是單向通訊，比如用在串口上，成本也最便宜。

2、用MOS管進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，電路也簡單，可以實現(xiàn)雙向通訊，用于I2C等開漏總線上是肯定沒問題的，但是大家思考一下，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，如果太快信號也會失真，一般100K以內(nèi)問題都不大，超出了就要實際觀察下波形失真情況了，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。

1、當(dāng)SDA1輸出高電平時：MOS管Q1的Vgs = 0，MOS管關(guān)閉，SDA2被電阻R3上拉到5V。

2、當(dāng)SDA1輸出低電平時：MOS管Q1的Vgs = 3.3V，大于導(dǎo)通電壓，MOS管導(dǎo)通，SDA2通過MOS管被拉到低電平。

3、當(dāng)SDA2輸出高電平時：MOS管Q1的Vgs不變，MOS維持關(guān)閉狀態(tài)，SDA1被電阻R2上拉到3.3V。

4、當(dāng)SDA2輸出低電平時：MOS管不導(dǎo)通，但是它有體二極管！MOS管里的體二極管把SDA1拉低到低電平，此時Vgs約等于3.3V，MOS管導(dǎo)通，進(jìn)一步拉低了SDA1的電壓。

2、RS485方向自動控制

我們都知道RS485是半雙工通信，所以在傳輸?shù)臅r候需要有使能信號，標(biāo)明是發(fā)送還是接收信號，很多時候就簡單的用一個IO口控制就好了，但是有一些低成本緊湊型的MCU上，一個IO口也是很珍貴的，因此，如果能實現(xiàn)硬件自動控制方向，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IO。

原理分析：

通信之前，TXD為高電平，當(dāng)通信一開始，TXD立馬變?yōu)榈碗娖降臅r候，因為有二極管的存在，電容器快速通過二極管放電，所以非門輸入端這里也會“馬上”變低電平。

通信過程中，TXD在高電平與低電平之間切換，但是非門輸入端電壓通過電容與電阻緩慢充電，DE/RE 保持高電平的狀態(tài)，直到充電電壓達(dá)到非門的閾值電壓，從而可以做到自動方向控制。

接收信號的時候，TXD為高電平，非門輸入為高，DE/RE 保持低電平，從而可以自動接收信號。

保持該高電平的時間，由電阻與電容決定，跟通信速率也有一定的影響，常規(guī)使用都是沒問題的，具體可以根據(jù)自己的電路以及速率進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

如果遇到一些特殊的情況，或者IO口充足的情況，還是用一個IO進(jìn)行控制，這里只是給大家一個思路。

3、ESP32自動下載電路

下面是一個ESP32系列或者ESP8266等電路的一個自動下載電路

在ESP32等模塊需要燒寫程序的時候，需要通過將EN引腳更改為低電平并將IO0引腳設(shè)置為低電平來切換到燒寫模式。

老宇哥有時候也會采用先將IO接到一個按鍵上，按住按鍵拉低IO0的同時重新上電的方式進(jìn)入燒寫模式，都是一個道理。

使用按鍵，重新插拔等方式還是太麻煩了，下面這個電路可以用邏輯IC試下能自動下載，使用帶DTR和RTS引腳的USB轉(zhuǎn)UART芯片即可。芯片會自動幫我們發(fā)出進(jìn)入燒寫模式的信號，非常方便。

真值表:

DTR

RST

EN

IO0

0	0	1	1
0	1	1	0
1	0	0	1
1	1	1	1

簡單總結(jié)：當(dāng)DTR和RTS同時為0或者同時為1時，三極管Q1和Q2均為截止?fàn)顟B(tài)，此時EN和IO0的狀態(tài)由其他電路決定（內(nèi)部/外部上拉電阻）。

4、簡易Type-C拉取5V/3A電流電路

今天介紹一種在Type-C 5V電壓下獲取3A電流的簡易辦法，如果是Type-A接口的USB，則不符合。

我們都知道，USB里面的D+ D-用來傳輸數(shù)據(jù)，其實Type-C接口里面還有一組CC引腳，先科普一些概念。

DFP，下行端口，可以理解為Host，數(shù)據(jù)下行以及對外提供電源，典型代表就是電源適配器。

UFP，上行端口，可以理解為Device，可以向上提供數(shù)據(jù)，典型代表就是U盤，移動硬盤啥的。

DRP，雙向端口，既可以做DFP，也可以做UFP，典型的就是筆記本電腦，手機(jī)等設(shè)備。

DFP與UFP在未連接之前，Vbus是沒輸出的，連接后，兩者的CC引腳連接，DFP上的CC引腳會檢測到UFP上的下拉電阻，之后，根據(jù)具體的電壓等信號做對應(yīng)的電壓功率輸出。

下表展示了不同USB標(biāo)準(zhǔn)對應(yīng)的電流，可以看到純Type-C下最大能提供5V/3A的驅(qū)動能力，PD模式下，還能輸出更高的功率。

通過上面你可以看出，有1.5A 跟 3A兩種電流模式，那DFP是怎么知道改輸出哪一種功率模式呢？

答案就在CC引腳,DFP 通過CC引腳上的電壓得知UFP需要的供電需求，UFP上加下拉電阻，DFP上CC引腳有上拉電阻，通過電阻分壓得到一個電壓來控制輸出不同的功率。

看下圖就明白了：

關(guān)于CC引腳上多大電阻對應(yīng)多少電流，這里官方也有要求：

方法有兩種，一種是DFP會在CC引腳上產(chǎn)生330uA的電流，比如我們電阻用5.1K的，那CC引腳上的電壓就是1.683V；或者DFP上的上拉電阻是10K，分壓下來CC引腳上的電壓也是5/(10K + 5.1k )* 5.1k = 1.688V，都可以認(rèn)為是5V/3A的需求。

USB Type-C很多內(nèi)容，PD協(xié)議的就更復(fù)雜了，就不展開說了，這是給大家提供一個設(shè)計電路的思路。

5、二極管鉗位（I/O的過壓/浪涌保護(hù)等）

如果我們的電路環(huán)境接收外部輸入信號容易受到噪聲影響，那我們必須采取過壓和浪涌保護(hù)措施，其中一個方式就是二極管鉗位保護(hù)。

像上圖，從INPUT輸入的電壓被鉗位在-Vf與VCC+Vf之間，右邊輸出信號IC-IN并不會有過大的電壓，Vf越小，加在輸入端的電壓就越低，所以可以使用Vf較小的二極管，比如肖特基二極管。

當(dāng)INPUT的電壓超過 VCC+Vf 的時候，二極管D4導(dǎo)通，IC-IN電壓被鉗在VCC+Vf，多余的電壓由電阻R21承擔(dān)。

當(dāng)INPUT的負(fù)壓小于 -Vf的時候，二極管D5導(dǎo)通，IC-IN電壓被鉗在-Vf，多余的電壓由電阻R21承擔(dān)。

這里有一個輸入電阻，電壓超過設(shè)定值時,通過此電阻經(jīng)過二極管到VCC，GND方向同理，起電流限制作用，因此電阻要大一點才比較好。

電阻小了可能隨著電流增大無法吸收電流，但是太大的話，此電阻與二極管的結(jié)電容就會組成一個低通濾波器，所以大家要根據(jù)自己的使用場景，綜合VCC，信號頻率等實際調(diào)整。

鉗位二極管選擇肖特基二極管或者小信號二極管，正向壓降低，結(jié)電容小。

以上電路如有bug，請評論區(qū)指正！關(guān)于電路的學(xué)習(xí)，希望大家Enjoy !

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