一、開關(guān)和放大器

MOS管最常見的電路可能就是開關(guān)和放大器。

1. 開關(guān)電路

G極作為普通開關(guān)控制MOS管。

2. 放大電路

讓MOS管工作在放大區(qū)，具體仿真結(jié)果可在上節(jié)文章看到。

二、時(shí)序電路中作為反相器使用

下圖示例電路中，芯片1正常工作時(shí)，PG端口高電平。

如果芯片1、芯片2有時(shí)序要求，在芯片1正常工作后，使能芯片2?？梢钥吹叫酒?的使能端初始連接VCC為高電平，當(dāng)芯片1輸出高電平后，(關(guān)注公眾號(hào)：硬件筆記本）MOS管導(dǎo)通，芯片2的使能端被拉低為低電平，芯片2開始正常工作。

這時(shí)MOS管起到的就是反相的作用。

三、雙向電平轉(zhuǎn)換電路

1. 原理圖

下面是一個(gè)3.3V-5V信號(hào)通訊中電平轉(zhuǎn)換電路。

2. 工作狀態(tài)分析

假設(shè)：左邊接芯片信號(hào) 3.3V，右側(cè)芯片信號(hào)5V。
電路中接入2個(gè)NMOS管。
這里要注意的是，I2C輸出狀態(tài)有低電平、高阻兩種狀態(tài)。

（1）分析SDA，信號(hào)從左向右

• 當(dāng)SDA低電平， D1 的 GS 壓差73.3V可以導(dǎo)通，VGA_SDA也是低電平 。

• 當(dāng)SDA高阻抗?fàn)顟B(tài)，D1的S引腳有R2上拉到3.3V，MOS管GS截止。由于VGA_SDA由R5上拉到5伏，這時(shí)VGA_SDA就是5V。

（2）分析SDA，信號(hào)從右向左

• 當(dāng)VGA_SDA低電平，由于D1中有體二極管的存在，S初始被R2上拉，當(dāng)D極是0的時(shí)候，S極會(huì)被鉗在導(dǎo)通電壓約0.2V左右，(關(guān)注公眾號(hào)：硬件筆記本）最終I2C_SDA為低電平；

• 當(dāng)VGA_SDA高電平，D1的D極高電平 ，而S被R2上拉，這時(shí)MOS管不會(huì)導(dǎo)通，所以I2C_SDA輸出高電平。
  SCL信號(hào)類似原理。

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四、線或功能

1. 原理圖

2. 工作狀態(tài)分析

上面電路實(shí)現(xiàn)的效果是：

• IC1和IC2都輸出低電平時(shí)，LED熄滅；

• 其它情況下，LED都會(huì)點(diǎn)亮。

MOS管在這里實(shí)現(xiàn)的仍是開關(guān)的功能，但是避免IC1和IC2的端口直接相連造成信息干擾，同時(shí)芯片控制端電壓比較低，可以驅(qū)動(dòng)較大的負(fù)載。

由于IC1和IC2任何一個(gè)輸出高電平時(shí)，都會(huì)導(dǎo)通一個(gè)MOS管，從而讓LED可以點(diǎn)亮。

五、開關(guān)電路

常見的簡(jiǎn)單電源切換電路如圖1所示，但這個(gè)電路應(yīng)用條件是有限制和缺陷的，比如電池電壓VBAT不能大于外部電壓VIN，常見的電池電壓為3.7~4.2V，外部電壓為USB的5V時(shí)沒有問題，但是電池電壓為7.2V就不能使用了；(關(guān)注公眾號(hào)：硬件筆記本）肖特基二極管的壓降雖然已經(jīng)較小，但是依舊有零點(diǎn)幾伏左右，損失的功耗較多，5V外部電壓進(jìn)來就只變成4V多了；外部電壓供電時(shí)，會(huì)通過P型MOS管的體二極管給電池進(jìn)行非正規(guī)充電，當(dāng)然這點(diǎn)可以通過將Q4 MOS管左右翻轉(zhuǎn)一下解決。

圖1

為了解決上述這些缺陷，項(xiàng)目中有時(shí)會(huì)使用較為復(fù)雜的改進(jìn)電路，如圖2所示。其工作原理簡(jiǎn)介如下：使用外部電源VIN時(shí)，三極管Q7導(dǎo)通，三極管Q6截止，P型MOSFET Q3由于柵極和源極通過電阻R4都接了電池電壓VBAT，兩者相等，Q3截止，電池電壓VBAT無法達(dá)到輸出端VCC；外部電源VIN接通時(shí)，VIN首先通過Q1 MOSFET的寄生二極管到達(dá)輸出端VCC，同時(shí)Q2三極管導(dǎo)通，使Q1 MOSFET的柵極拉低到GND為低電平，所以Q1的柵源極電壓小于0且達(dá)到導(dǎo)通閾值電平，Q1導(dǎo)通，然后Q1體內(nèi)的寄生二極管就截止了，(關(guān)注公眾號(hào)：硬件筆記本）外部電源VIN通過Q1達(dá)到輸出端VCC。此時(shí)，Q5 MOSFET的柵源極電壓接近相等，Q5和體二極管均截止，防止了外部電源VIN對(duì)電池的非正規(guī)充電。

當(dāng)沒有外部電源VIN時(shí)，三極管Q7截止，三極管Q6導(dǎo)通，Q3 MOSFET的柵極電壓為低電平，柵源電壓小于0且達(dá)到導(dǎo)通閾值電平，Q3導(dǎo)通，然后通過Q5的寄生二極管達(dá)到輸出端VCC，而Q5的柵極此時(shí)為低電平，因此柵源電壓也小于0，Q5導(dǎo)通，其寄生二極管截止，電池電壓到達(dá)輸出端VCC。

圖2

由于電源主通路使用了三個(gè)MOSFET，MOSFET在完全導(dǎo)通后其壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于肖特基二極管（只有零點(diǎn)零幾伏），因此其導(dǎo)通損耗很低；而三個(gè)三極管雖然額外增加了一些功率損耗，但是由于三極管工作在完全飽和狀態(tài)，在飽和導(dǎo)通壓降一定的條件下，導(dǎo)通電流可以通過電阻值設(shè)置的相對(duì)較小，因此功耗也不會(huì)太高。同時(shí)該電路無論電池電壓是否大于外部電源，都可以使用，通用性相對(duì)較為廣泛。