CIRCUITS · HE-CKT

常见电路

一块板是由可复用的小电路拼起来的。先把这些模块画对,原理图才不会在细节上反复翻车。

01

电阻分压

采样、反馈、偏置。负载会把分压比拉偏。

02

上拉 / 下拉

默认电平、开漏总线和按键。

03

RC 滤波

截止频率 1/2πRC。先定带宽再定值。

04

电源去耦

高频电流就近闭合,多容值并联。

05

复位电路

RC 能用,可靠产品用复位芯片。

06

晶振起振

皮尔斯振荡:反相器、Rf、负载电容。

07

运放放大

同相与反相。增益由电阻比决定。

08

比较器迟滞

正反馈抗抖,阈值要算清楚。

09

Buck 降压

开关、电感、续流和反馈环。

10

电平转换

分压只能单向慢信号;总线用专用方案。

11

H 桥

电机正反转。死区和续流决定会不会直通。

12

USB ESD

TVS 靠连接器,共模和差分都要想到。

CKT-01 · DIVIDER

电阻分压

Vout = Vin × R2 / (R1 + R2)。ADC 采样、反馈脚、按键电压域都用它。

Vin R1 Vout R2 GND
SCH · 电阻分压
  • 后级输入阻抗要远大于 R1∥R2,否则比值被拉低。ADC 常加缓冲或加大采样电容时间。
  • 电阻太小:浪费功率、发热。太大:噪声、漏电流、ADC 建立变慢。
  • 反馈分压用同型号同封装,温度一起漂。
CKT-02 · PULL

上拉 / 下拉

给开漏、按键、配置脚一个默认电平。没有它,输入会漂,MCU 会误唤醒或漏电。

  • I²C 上拉:阻值、总线电容和速率互相限制,不是固定 4.7 kΩ。
  • 按键:上拉 + 电容去抖,或在软件去抖。长线要考虑 ESD。
  • 推挽脚不要再硬上拉到另一个电源,避免顶牛。
CKT-03 · RC

RC 低通滤波

截止频率 fc ≈ 1 / (2πRC)。一阶每十倍频衰减 20 dB,用来压 ADC 前的噪声或减慢边沿。

Vin R C Vout
SCH · 一阶 RC 低通
RC 会引入相移。放在开关电源反馈里可能让环路不稳;放在晶振脚上可能不起振。先问这个节点能不能被慢下来。
CKT-04 · DECOUPLE

电源去耦

芯片电流跳变时,能量应来自最近的电容,而不是穿过整板电源线。这是 EMC 和电源完整性的同一件事。

  • 0.1 µF 贴在电源引脚旁,过孔进平面要短。
  • 10 µF 级体电容管中低频;高频靠小封装 MLCC。
  • 多个电容并联时,注意反谐振。平面本身也是高频电容。

PCB 布局电源设计 要一起看。

CKT-05 · RESET

复位电路

RC 复位最便宜:上电电容充电,复位脚晚于电源。缺点是门槛随温度和漏电变化,掉电释放也不干脆。

  • 可靠产品用复位芯片:固定阈值、看门狗、手动复位脚。
  • 多电源 SOC 要等所有轨 Ready,再用 PG 释放复位。
  • 复位线当天线:短、靠近地、必要时 RC 滤波,但不要滤到芯片要求的最短脉冲以下。
CKT-06 · PIERCE

晶振起振电路

MCU 内部反相器 + 反馈电阻 + 两只负载电容,构成皮尔斯振荡器。

  • CL 按晶振规格选,再减去引脚和走线电容。
  • 串电阻限制驱动电平,避免过驱老化。
  • 不起振时查:驱动挡、ESR、电容是否用了 X7R(该用 C0G)、走线是否过长。
CKT-07 · AMP

同相 / 反相放大

负反馈把运放的差模输入拉到虚短。增益由电阻比决定,不由运放开环增益决定(在带宽内)。

接法增益特点
同相1 + Rf/Rg输入阻抗高,同相端偏置要有直流通路
反相−Rf/Rin虚地,便于求和;输入阻抗约等于 Rin
电压跟随1缓冲 ADC、分压后级
电源去耦、反馈电容(极点补偿)和输出隔离电阻,往往比再改一次增益电阻更决定能不能稳。
CKT-08 · HYSTERESIS

比较器迟滞

过零或阈值检测时,噪声会让输出抖动。正反馈把阈值分成上门限和下门限,形成窗口。

  • 用比较器,不要用普通运放硬顶开环。
  • 开漏输出要上拉;推挽注意电平域。
  • 窗口宽度按噪声幅度留,过宽会损失响应。
CKT-09 · BUCK

Buck 降压

开关闭合时电感储能,断开时经续流二极管或同步 MOSFET 给负载。占空比近似 Vout/Vin。

Vin SW L Vout D C
SCH · 非同步 Buck(同步则 D 换成 MOSFET)

电感峰值电流、SW 环路面积、自举电容和反馈走线,比“选一颗芯片”更决定成败。电源专题 →

CKT-10 · LEVEL

电平转换

1.8 V、3.3 V、5 V 共处时,不能靠 IO 硬扛。

  • 电阻分压:只适合单向、慢、高阻输入。
  • MOSFET + 双上拉:I²C 等开漏双向的经典做法。
  • 专用转换芯片:方向自动或方向脚,高速 UART/SPI 更稳。
5 V 推挽直接进 3.3 V MCU,轻则灌电流,重则闩锁。先查 IO 是否 5 V tolerant。
CKT-11 · H-BRIDGE

H 桥

四个开关组成 H 形,负载接在桥中间。改变导通对角,电流反向,电机正反转。

  • 同一桥臂上下管不能同时开:要死区。
  • 电感电流关断走体二极管或续流管,布局环路要小。
  • 栅极驱动电源、自举和电荷泵失效时,高边会“半开”,最烫。
CKT-12 · USB ESD

USB ESD 保护

USB 同时有 5 V VBUS、D+/D− 高速差分和外壳地。保护器件要分轨,不能破坏阻抗。

  • D+/D−:低电容 TVS 阵列,紧贴连接器,到 GND 短而宽。
  • VBUS:能扛浪涌的 TVS 或 PTC + TVS,注意不要钳得比电容充电更猛而误触发。
  • 共模:连接器外壳与板地的搭接方式要和安规一致。

相关:TVS 器件 · EMC