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前言

一直想入職嵌入式軟件，但是25年作為學歷一般的應屆生真是太難了，于是今年實習就不想跑太遠了，就在老家5線小城市進入了一家小企業，當電子工程師實習（學徒）。

抱著入職什么，就學習什么的態度，大家都要認真對待每一份工作。

本篇文章將介紹幾種常見的經典電路。

二極管鉗位（I/O的過壓/浪涌保護）

使用場景

當我們的電路環境接收外部輸入信號容易受到噪聲影響，我們需要采取過壓和浪涌保護措施，其中一個方式就是二極管鉗位保護。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，結電容小。

過壓：指電路中的電壓超過了正常操作范圍。

浪涌：指短時間內出現的電壓或電流尖峰，可能對電路造成損害

肖特基二極管：具有正向壓降低、反向恢復時間短、結電容小等特點，適合用于高頻電路和需要快速響應的場合。

小信號二極管：通常用于處理小信號，其正向壓降也較低，結電容相對較小，適用于對信號質量要求較高的電路。

選擇這兩種二極管作為鉗位二極管，可以減小對電路正常工作的影響，同時提供有效的過壓和浪涌保護。

結電容：二極管內部的寄生電容。結電容小意味著二極管在高頻信號下的性能更好，不易引起信號的失真或衰減。

原理圖

狀態分析

以下假設均在未發生反向擊穿等情況

靜態狀態（無輸入信號）

當處于無信號狀態時，由于D4、D5為鉗位二極管，此時不導通。電路處于靜態狀態

正向輸入信號狀態

當INPUT端接收到正向電壓信號時，D4導通，將電壓鉗制在D4導通電壓附加。

D5此時不導通，為反向偏置狀態。

R21限制流過D4的電流，保護電流不受大電流沖擊。

IC-IN端接收到的電壓信號將被D4鉗制后的電壓所決定。

負向輸入信號狀態

當INPUT端接收到反向電壓信號時，D5導通，將電壓鉗制在D5導通電壓附加。

D4此時不導通，為反向偏置狀態。

R21限制流過D5的電流，保護電流不受大電流沖擊。

IC-IN端接收到的電壓信號將被D5鉗制后的電壓所決定。

過壓保護狀態

如果INPUT端接收到一個過高的正向或負向電壓信號，D4或D5將分別導通，并將電壓鉗制在它們的正向導通電壓附近，從而保護后續電路不受過壓損害。

在這種情況下，R21同樣起到限流作用，防止二極管因過大電流而損壞。

防反接保護電路

防反接保護（二極管）

使用場景

在實際電子設計中，防反接保護電路非常重要。最簡單的就是利用二極管的單向導電性。

但是使用二極管有個弊端，就是二極管會有壓降。

原理圖

防反接保護（PMOS）

使用場景

前面介紹的二極管防反接的辦法，有壓降的弊端，如果我們對電壓要求很敏感的話，可以采用PMOS的方法來代替。

原理圖

狀態分析

PMOS在完全導通后，導通電阻很小，GS之間加了一個齊納二極管防止輸入電壓超過MOS的Vgs，Vgs額定值為20V,這里一般用10V就可以滿足。

直流浪涌電流抑制開關

適用場景

原理圖

此電路可以解決負載中有大容量電容，電源端出現巨大浪涌電流的問題，啟動時緩慢升高電壓以抑制上電時的浪涌電流。電壓升高的時間C1與R6決定，值增大，緩啟動的時間變長。

背靠背防倒灌

使用場景

前面的防反接保護電路中說了，會有出現倒流的風險，特別是負載端是電池或者有大容量電容時，或者是電腦的USB給一些調試的同時外部還有電源，則會流向Vin側，進而引發一系列故障

原理圖

雙三極管鏡像電路防倒灌

該電路，防反接，輸出基本不損失電壓，不需要額外控制信號，可以防止電流回流。

原理圖

雙向電平轉換(MOS管）

用MOS管進行電平轉換，電路簡單，可以實現雙向通訊，用于2C等開漏總線上是肯定沒問題的，但大家思考一下，此電路能用于串口、SPI或者其它推挽輸出形式的電平轉換嗎？關于速率，如果太快信號也會失真，一般100K以內問題都不大，超出了就要實際觀察下波形失真情況，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。

原理圖