MOS管的开关应用、晶振

1、MOS管、晶振、复位电路介绍管、晶振、复位电路介绍编制：卢桂林pMOS管p晶振p复位电路MOS管一、MOS管的简介 MOS管，即在集成电路中绝缘性场效应管。MOS即为金属-氧化物-半导体，这个名字描述了集成电路中MOS管的结构，即：在一定结构的半导体器件上，加上二氧化硅和金属，形成栅极。MOS管的source和drain时可以对调的，都是在P型backgate中形成的N型区。在多数情况下，两个区是一样的，即使两端对调也不会影响器件的性能，这样的器件被称为时对称的。 特点是用栅极电压来控制漏极电流，驱动电路简单，需要的驱动功率小，开关速度快，工作频率高，热稳定性优于GTR，但电容量小，耐压低，一

2、般只适用于功率不超过10KW的电力电子装置。MOS管二、MOS管的结构特点 其主要特点是在金属栅极与沟道之间有一层二氧化硅绝缘层，因此具有很高的输入电阻，该管导通时在两个高浓度n扩散区间形成n型导电沟道。n沟道增强型沟道增强型MOS管管必须在栅极上施加正向偏压，且只有栅源电压大于阈值电压时才有导电沟道产生的n沟道MOS管。n沟道耗尽型沟道耗尽型MOS管管是指在不加栅压(栅源电压为零)时，就有导电沟道产生的n沟道MOS管。MOS管三、MOS管的工作原理 MOS管的工作原理(以N沟道增强型MOS场效应管)它是利用VGS来控制“感应电荷”的多少，以改变由这些“感应电荷”形成的导电沟道的状况，然后达到

3、控制漏极电流的目的。在制造管子时，通过工艺使绝缘层中出现大量正离子绝缘层中出现大量正离子，故在交界面的另一侧能感应出较多的负电荷，这些负电荷把高渗杂质的N区接通，形成了导电沟道导电沟道，即使在VGS=0时也有较大的漏极电流ID。当栅极电压改变时，沟道内被感应的电荷量也改变，导电沟道的宽窄也随之而变，因而漏极电流ID随着栅极电压的变化而变化。MOS管四、MOS管的分类 按沟道材料型和绝缘栅型各分N沟道和P沟道两种;按导电方式：MOS管又分耗尽型与增强型，所以MOS场效应晶体管分为N沟耗尽型和增强型;P沟耗尽型和增强型四大类。 在实际应用中的只有增强型的N或P沟道MOS管，且常用的是NMOS管，原

4、因是导通电阻小，容易制造。MOS管五、MOS管的导通特性1、静态特性 MOS管作为开关元件，同样是工作在截止或导通两种状态。由于MOS管是电压控制元件，所以主要由栅源栅源电压UGS决定其工作状态。下面以NMOS管为例介绍其特性。 NMOS的特性，VGS大于一定的值就会导通，适合用于源极接地时的情况(低端驱动)，只要栅极电压达到4V或10V就可以了。MOS管2、动态特性(以NMOS管为例） 当输入电压Ui由高变低时，MOS管由导通状态转换为截止状态时，电源UDD通过RD向杂散电容CL充电，充电时间常数T1=RDCL，所以，输出电压UO要通过一定延时才由低电平变为高电平；当输入电压Ui由低变高，M

5、OS管由截止状态转换为导通状态时，杂散电容CL上的电荷通过RDS进行放电，其放电时间常数T2=RDSCL。可见，输出电压UO也要经过一定延时才能转变成低电平。但因RDS比RD小得多，所以，由截止到导通的转换时间比由导通到截止的转换时间要短。MOS管六、MOS管的选用 第一步：确定N沟道还是P沟道 如需低压侧开关，应采用N沟道MOSFET，这是出于对开关或导通器件所需电压的考虑。如需高压侧开关，应采用P沟道MOSFET，这是出于对电压驱动的考虑。 第二步：确定额定电流 选择MOSFET的额定电流，是电路结构而定，该额定电流应是负载在所有情况下能够承受的最大电流（包括连续模式和脉冲尖峰）。 第三步

6、：确定热要求 计算系统的散热要求，考虑最坏情况和真实情况，进行MOSFET选择，确保系统不会失效晶振一、晶振的基本概念 晶振是电路中常用用的时钟元件，全称是叫晶体震荡器，它是利用具有压电效应的石英晶体片制成的。其作用在于产生原始的时钟频率，这个频率经过频率发生器的放大或缩小后就成了电脑中各种不同的总线频率。由于石英谐振器具有体积小、重量轻、可靠性高、频率稳定度高等优点，被应用于家用电器和通信设备中。石英谐振器因具有极高的频率稳定性，故主要用在要求频率十分稳定的振荡电路中作谐振元件。晶振二、晶振的符号表示 晶振在结构上分为两只脚的晶振和三只脚的晶振。晶振三、晶振的作用 晶振是用一种能把电能和机械

7、能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确地单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，又称压控振荡器(VCO)。 1、为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步，有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。 2、晶振与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。晶振四、晶振的工作原理 晶振是晶体振荡器的简称，在电气上它可以等效成一个电容和一个电阻并联再串一个电

8、容和一个电阻并联再串联一个电容的二端网络联一个电容的二端网络。电工学上这个网络有两个谐振点，以频率的高低进行区分，其中较低的频率是串联谐振，较高的频率是并联谐振。由于晶体自身的特性致使这两个频率的距离相当的接近，在这个极窄的频率范围内，晶振等效为一个电感，所以只要晶振的两端并联上合适的电容它就会组成并联谐振电路。这个并联谐振电路加到一个负反馈电路中就可以构成正弦波振荡电路，由于晶振等效为电感的频率范围很窄，所以即使其他元件的参数变化很大，这个振荡器的频率也不会有很大的变化。晶振五、晶振的分类 晶体振荡器也分为无源晶振和有源晶振两种类型。 无源晶振需要用DSP片内的振荡器。无源晶振没有电压的问题

9、，信号电平是可变的，也就是说是根据起振电路来决定的，同样的晶振可以适用于多种电压，可用于多种不同时钟信号电压要求的DSP，而且价格通常也较低。 有源晶振不需要DSP的内部振荡器，信号质量好，比较稳定，而且连接方式相对简单，不需要复杂的配置电路。晶振六、晶振的应用 1、移动手持设备：最常见的移动手持设备是智能手机，除此之外，典型的还包括Ipad、手持游戏机、手持POS机等。 2、消费电子：通常包括手提电脑、照相机、摄像机、耳机、音响、平板电脑等。 3、通信网络：在通信网络通常分有线通信和无线通信。有线通信涵盖的技术领域包括：光传输网络、数据处理、连接功能等。无线网络涵盖的技术领域通常包括基带、连

10、接接口、无线电等。 4、医疗电子：常见的医疗电子设备包括：X射线成像、磁共振成像、超声波系统、内窥镜等。复位电路一、复位电路简介 复位电路，就是利用它把电路恢复到起始状态。就像计算器的清零按钮的作用一样，以便回到原始状态，重新进行计算。和计算器清零按钮有所不同的是，复位电路启动的手段有所不同。一是在给电路通电时马上进行复位操作；二是在必要时可以由手动操作；三是根据程序或者电路运行的需要自动地进行。复位电路都是比较简单，大都是只有电阻和电容组合就可以办到了，再复杂点就有三极管等配合程序来进行了。复位电路二、复位电路的工作原理 复位电路工作原理如右图所示，VCC上电时，使电容C充电，在10K电阻上

11、出现高电位电压，使得单片机复位；几个毫秒后，C充满，10K电阻上电流降为0，电压也为0，使得单片机进入工作状态。工作期间，按下S22，C放电，在10K电阻上出现电压，使得单片机复位。 S松手，C又充电，几个毫秒后，单片机进入工作状态。 复位方式有：手动按钮复位和上电复位。复位电路1、手动按钮复位 手动按钮复位需要人为在复位输入端RST上加入高电平。一般采用的办法是在RST端和正电源Vcc之间接一个按钮。当人为按下按钮时，则Vcc的+5V电平就会直接加到RST端。手动按钮复位的电路如所示。由于人的动作再快也会使按钮保持接通达数十毫秒，所以，完全能够满足复位的时间要求。复位电路2、上电复位 上电复

12、位电路如图所示，只要在RST复位输入引脚上接一电容至Vcc端，下接一个电阻到地即可。上电复位的工作过程是在加电时，复位电路通过电容加给RST端一个短暂的高电平信号，此高电平信号随着Vcc对电容的充电过程而逐渐回落，即RST端的高电平持续时间取决于电容的充电时间。为了保证系统能够可靠地复位，RST端的高电平信号必须维持足够长的时间。上电时，Vcc的上升时间约为10ms，而振荡器的起振时间取决于振荡频率，如晶振频率为10MHz，起振时间为1ms；晶振频率为1MHz，起振时间则为10ms。在复位电路中，当Vcc掉电时，必然会使RST端电压迅速下降到0V以下，但是，由于内部电路的限制作用，这个负电压将

13、不会对器件产生损害。另外，在复位期间，端口引脚处于随机状态，复位后，系统将端口置为全“l”态。如果系统在上电时得不到有效的复位，则程序计数器PC将得不到一个合适的初值，因此，CPU可能会从一个未被定义的位置开始执行程序。复位电路三、复位电路的类型 复位电路主要有四种类型： 1、微分型复位电路； 2、积分型复位电路； 3、比较器型复位电路； 4、看门狗型复位电路。复位电路1、微分型复位电路 微分型复位电路如图所示。其中Ucc与单片机供电电源Us相连，Urst与单片机复位引脚相连。通常情况下，若使单片机复位，只需单片机复位引脚上保持一定持续时间的高电平即可。复位电路2、积分型复位电路 上电后，由于电容C的充电和反相门的作用，使RST持续一段时间的高电平。当单片机已在运行当中时，按下复位键后松开，也能使RST为一段时间的高电平，从而实现上电或开关复位的操作。复位电路3、比较器型复位电路 上电复位时，由于组成了一个RC低通网络，所以比较器的正相输入端的电压比负相端输入电压延迟一