详细描述了一个家用空气净化器项目，涉及空气检测、气味传感器的信号处理、MOS管作为开关的应用，以及电路原理图设计，包括元器件选择、模拟信号处理和优化，最终目标是实现自动化的开关控制和模拟到数字信号的转换 目录 1、项目背景介绍 2、项目资源评估 3、如何设计原理图（含元器件原理分析） 4、元器件选型 5、原理图绘制 1、项目背景介绍 项目用在家用或办公领域,当空气有一定的污染时，打开净化系统开始进行空气净化和杀菌处理,经过一定时间处理后，当空气中空气经过净化且重回健康后，关闭净化系统。 2、项目资源评估 需要的条件： 1、气味传感器，对空气检测，并转换成电压信号（大部分的传感器是把某一种形态的物理量转换成电信号），电压信号比较小，需要对其进行放大 2、对电压信号进行放大处理，用放大后的电压信号通过比较器来控制机器的开和关（可以改变幅值和向量的变化） 3、需要运算放大器，比较器，开关 4、电源15VDC 3A（适配器，直接买） 5、需要有15V 2A直流有刷马达（通过MOS管（作为开关使用）来控制马达） 3、如何设计原理图（含元器件原理分析） 元器件分析： MOS管：N型MOS（N沟道），P型MOS管（P沟道） NMOS管由于自身的特性，开关的速度特别快，耐压高，通过的电流能力比较强；PMOS管由于工艺的影响，开关的速度没有NMOS管快，损耗量比NMOS管大，耐压相对较低，通过的电流相比于NMOS管比较弱 有一个二极管，封装在MOS管的内部，当NMOS管正向流通的时候，二极管是不导通的，当DS不导通的时候，电流可以往回流，对能量进行回收 NMOS管的导通条件：Ug-Us>10V 施加的是电压源 MOS管的状态：关闭和截止（Ug-Us<4.5V ）,放大状态（Ug-Us约等于4.5V）即4.5V即为阈值电压 （等效成n型三极管的基极的阈值电流（0.5mA）超过0.5mA，三极管就工作在饱和状态，低于0.5mA的时候就工作在放大状态，再低于一定程度的时候，三极管就处于截止状态） 具体的MOS管详情，请参考MOS管（又叫场效应管这一篇文章） 4、元器件选型 MOS管作为开关用的原理分析 这样情况，在开关导通到15V的时候，会通过电阻形成一个压降，同时会对MOS管进行充电，在充电到阈值电压的时候，MOS管将会导通，在导通之后，MOS管的源极电压将会变成15V，这样就会导致源极的电压>栅极的电压，MOS就会关断，源极电压为0，就会重复上一个动作。这里可以参考N型三极管理解 正确电路 在 15V导通的时候，由于源极接的是地，无论怎么样，栅极和源极之间的压差都会大于平台电压，所以MOS管会一直导通；在GND导通的时候，MOS管会通过电阻对内部的电容进行放电，由于MOS是不导通的，内阻无限大，所以漏极就近似的等于+15V，所以马达上面没有压差，就没有电流，所以，马达是不转的。这样就通过控制MOS管的开和关，控制了马达的转和不转！ MOS管内部分为三种状态 结论：NMOS管作为开关使用，S（源极）必须接地 在本次项目中，我们要实现开关自动化打开和关闭，不妨想一想应该怎么解决 1、当左边输入高电平的时候，Q3，Q4是导通的，R11左边的电压大约是0.3V，近似的等于0V，这种时候，Q2也是导通的，并且P管射极的电压大约的等于15V（不考虑三极管的内阻），这样就会对MOS管进行充电，马达转动。 2、当左边输入为低的时候，Q3是不导通的，R9下方的电压就会非常的大，Q2也是不导通的，R10左右两边都没有电压，MOS管就通过R10进行放电，马达停止转动。 同时实现导通和关断的速度都是特别快的！ 分析不足：Q2和Q1会不会存在同时导通的情况 输入的信号为模拟量，会有中间的状态，即假设输入的电压为1.5V的时候，Q3,Q2导通，Q4也会导通（没有完全导通）工作在放大状态，Q4的C极电压可能是1V，也可能是>1V ，这时候，Q1shi导通，即Q2和Q1是短路的，就会出现串红现象，热损坏很大，容易损坏器件。 优化后的电路图 1、左边输入为高信号的时候，Q5是导通的，电流能够达到200mA，同时会对MOS管进行充电，当充电到14.3V的时候，Q5截止，当MOS管的电压>14.3V的时候，Q5又会导通；Q6是不导通的，Q6 B级的电压是15V，而E极的电压无论怎么样，都是达不到15V的，这时候的Q6就处在反向截止的状态。 2、当左边输入为低的时候，Q6的E极是14.3V，相对于B极，是有压差的，所以说Ib是有的，这样Q6就是导通状态，MOS管就会通过Q6进行放电；Q3，由于B极上面没有正向压差，所以是反向截止的，是一直不导通的。 我们把这样的电路称之为推挽电路 ：把N管和P管接在一起，在任何时候，都只有一个管子导通，也能够实现快速开通和快速关断 MOS管和三极管的区别： 2、运算放大器 最基本的放大电路 1、当Ib通过的电流Ib>1mA的时候，三极管工作在饱和状态 2、当Ib通过的电流0.1mA
在设计电路的时候，常常会在两个芯片的信号线上串联一个电阻，这个电阻常常是0欧，22欧，33欧或更大阻值的电阻。位置的话有放在信号发射端也有放在接收端的。今天就来和大家分享下，信号线上串接电阻的作用。1、阻抗匹配，吸收反射信号当信号频率比较高，上升沿比较陡时我们就需要考虑信号的阻抗连续问题了。首先来看下光从空气照射到玻璃时，除了折射还会发生发射。当信号频率比较高，上升沿比较陡时，电子信号经过阻抗不同的地方时也会产设反射。PCB的单线阻抗一般会设计成50Ω，发射端阻抗一般是17到40，而接收端一般是MOS管的输入，阻抗是比较大的，所以信号在接受端会产生反射，反射的信号又与源信号叠加，这样就会在接收端反复反射，直到趋于稳定。信号反射，在实际电路中波形会表现为，实际在电路中的表现就是信号会出现过冲，下冲或者振铃。过冲和振铃很容易产生EMC问题或者在接收端产生误码。比如这是之前测试的一个25MHZ的一个信号，当加的串接电阻是0欧姆时，可以看到信号的过冲非常明显，当我串接的电阻为33欧时，信号的过冲有了很好的改善。需要注意的是，串接电阻用作阻抗匹配是一般是接到信号的发射端，不能接到信号的接收端，阻值的话一般100欧以内，阻值大了信号会畸变，可能有时序问题。2．吸收干扰脉冲如果两个芯片间的信号线比较长，或者走线的时候和一些时钟信号等快速跳变的信号靠的比较近的时候，这个信号线很容易受到干扰或者信号线上会耦合到一些毛刺或窄脉冲。如果接收端是边沿触发有效，那么信号收到干扰后，必定会有误操作或者脉冲计数变多。就好比之前做过一个项目，电极输出的脉冲信号经过光耦接到我们的FPGA，FPGA在接受到下降沿了之后进行数据处理。在调试的时候发现，一个周期内，本来之应该有6144个中断信号，但实际FPGA的脉冲信号有时会多余6144，经过查看PCB发现，我们这个线走线比较长，并且中间有一段和一个时钟线隔的比较近，后来在靠近FPGA的这边串接了一个1K的电阻后，脉冲数就正常了。因为这种干扰或者耦合到的一些毛刺，它的电压幅值可能跟正常信号查不到，但是它的整个能量是非常小的，经过一个电阻后，基本就可以把它吸收了。然后复位信号上串联电阻也是这个道理，可以吸收干扰信号或者静电干扰；需要注意的是这个电阻一般推荐放在接收端，并且信号的频率不应太高，阻值的话根据实际情况可以适当选择。3.便于调试测试如果信号两端的芯片都是BGA的芯片或者一些引脚比较密的地方，有时候需要测试这个信号的波形或电平，不串接电阻的话我们将很难测试这个信号的波形，或者电平，这会给我们调试测试带来很多困难。所以对于这种我们常常在信号线上串联一个0欧姆电阻，作为预留，方便PCBA的调试和测试。
在纷繁复杂的电子世界中，电子电路时刻面临着各种不可预料的挑战。无论是人体静电的干扰、雷击浪涌的冲击，还是误操作等人为因素，都可能对电子设备造成致命的损害。
驱动电路需要驱动芯片 驱动电路需要慢开快关，MOS管开通电流波形是红色，MOS管关断电流波形是黑色 R17是开MOS，R16是用来管MOS 电路工作时，上下两MOS管是互补导通，中间为死区时间，但实际上MOS管驱动波形是 R17是驱动阻值，需要调试得出 阻值太大，MOS管开通时间慢，MOS管损耗高，效率低，但对EMI是有利的 阻值小，MOS管开通时间快，损耗低，但EMI不利，dv/dt、di/dt大谐波含量高 R16是下拉电阻，一般选用10K，为了防止MOS管在某些干扰下给Cgs电容充电，导致MOS管误导通出现炸管现象。
此电路分主电路(完成功能)和保护功能电路。MOS管驱动相关知识：1、跟双极性晶体管相比,一般认为使MOS管导通不需要电流,只要GS电压(Vbe类似)高于一定的值,就可以了。
扫码关注面包板社区
