实际硬件设计中非常经典巧妙的20个电路合集，带分析，收藏起来慢慢看！
1、双向电平转换（mos管）
电路板上的不同模块之间的通信，在很多情况下主控，传感器，其他外设等，电压是不一样的，3.3v，5v，12v，各种电平都有，所以对电压进行转换是家常便饭，简单的一般有两种方法：
1、高压到低压，用电阻分压；低压到高压，用三极管，这种只能是单向通讯，比如用在串口上，成本也最便宜。
2、用mos管进行电平转换，电路也简单，可以实现双向通讯，用于i2c等开漏总线上是肯定没问题的，但是大家思考一下，此电路能用于串口、spi或者其它推挽输出形式的电平转换吗？
关于速率，如果太快信号也会失真，一般100k以内问题都不大，超出了就要实际观察下波形失真情况了，看下能否接受，另外注意低端电压一定要低于等于高端电压。
1、当sda1输出高电平时：mos管q1的vgs = 0，mos管关闭，sda2被电阻r3上拉到5v。
2、当sda1输出低电平时：mos管q1的vgs = 3.3v，大于导通电压，mos管导通，sda2通过mos管被拉到低电平。
3、当sda2输出高电平时：mos管q1的vgs不变，mos维持关闭状态，sda1被电阻r2上拉到3.3v。
4、当sda2输出低电平时：mos管不导通，但是它有体二极管！mos管里的体二极管把sda1拉低到低电平，此时vgs约等于3.3v，mos管导通，进一步拉低了sda1的电压。
2、rs485方向自动控制
我们都知道rs485是半双工通信，所以在传输的时候需要有使能信号，标明是发送还是接收信号，很多时候就简单的用一个io口控制就好了，但是有一些低成本紧凑型的mcu上，一个io口也是很珍贵的，因此，如果能实现硬件自动控制方向，像串口那样两条线通信了，也不需要程序控制，可以释放一个io。
原理分析：
通信之前，txd为高电平，当通信一开始，txd立马变为低电平的时候，因为有二极管的存在，电容器快速通过二极管放电，所以非门输入端这里也会“马上”变低电平。
通信过程中，txd在高电平与低电平之间切换，但是非门输入端电压通过电容与电阻缓慢充电，de/re 保持高电平的状态，直到充电电压达到非门的阈值电压，从而可以做到自动方向控制。
接收信号的时候，txd为高电平，非门输入为高，de/re 保持低电平，从而可以自动接收信号。
保持该高电平的时间，由电阻与电容决定，跟通信速率也有一定的影响，常规使用都是没问题的，具体可以根据自己的电路以及速率进行适当的调整。
如果遇到一些特殊的情况，或者io口充足的情况，还是用一个io进行控制，这里只是给大家一个思路。
3、esp32自动下载电路 下面是一个esp32系列或者esp8266等电路的一个自动下载电路
在esp32等模块需要烧写程序的时候，需要通过将en引脚更改为低电平并将io0引脚设置为低电平来切换到烧写模式。
老宇哥有时候也会采用先将io接到一个按键上，按住按键拉低io0的同时重新上电的方式进入烧写模式，都是一个道理。
使用按键，重新插拔等方式还是太麻烦了，下面这个电路可以用逻辑ic试下能自动下载，使用带dtr和rts引脚的usb转uart芯片即可。芯片会自动帮我们发出进入烧写模式的信号，非常方便。
真值表:
dtr
rst
en
io0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
简单总结：当dtr和rts同时为0或者同时为1时，三极管q1和q2均为截止状态，此时en和io0的状态由其他电路决定（内部/外部上拉电阻）。
4、简易type-c拉取5v/3a电流电路
今天介绍一种在type-c 5v电压下获取3a电流的简易办法，如果是type-a接口的usb，则不符合。
我们都知道，usb里面的d+ d-用来传输数据，其实type-c接口里面还有一组cc引脚，先科普一些概念。
dfp，下行端口，可以理解为host，数据下行以及对外提供电源，典型代表就是电源适配器。
ufp，上行端口，可以理解为device，可以向上提供数据，典型代表就是u盘，移动硬盘啥的。
drp，双向端口，既可以做dfp，也可以做ufp，典型的就是笔记本电脑，手机等设备。
dfp与ufp在未连接之前，vbus是没输出的，连接后，两者的cc引脚连接，dfp上的cc引脚会检测到ufp上的下拉电阻，之后，根据具体的电压等信号做对应的电压功率输出。
下表展示了不同usb标准对应的电流，可以看到纯type-c下最大能提供5v/3a的驱动能力，pd模式下，还能输出更高的功率。
通过上面你可以看出，有1.5a 跟 3a两种电流模式，那dfp是怎么知道改输出哪一种功率模式呢？
答案就在cc引脚,dfp 通过cc引脚上的电压得知ufp需要的供电需求，ufp上加下拉电阻，dfp上cc引脚有上拉电阻，通过电阻分压得到一个电压来控制输出不同的功率。
看下图就明白了：
关于cc引脚上多大电阻对应多少电流，这里官方也有要求：
方法有两种，一种是dfp会在cc引脚上产生330ua的电流，比如我们电阻用5.1k的，那cc引脚上的电压就是1.683v；或者dfp上的上拉电阻是10k，分压下来cc引脚上的电压也是5/(10k + 5.1k )* 5.1k = 1.688v，都可以认为是5v/3a的需求。
usb type-c很多内容，pd协议的就更复杂了，就不展开说了，这是给大家提供一个设计电路的思路。
5、二极管钳位（i/o的过压/浪涌保护等） 如果我们的电路环境接收外部输入信号容易受到噪声影响，那我们必须采取过压和浪涌保护措施，其中一个方式就是二极管钳位保护。
像上图，从input输入的电压被钳位在-vf与vcc+vf之间，右边输出信号ic-in并不会有过大的电压，vf越小，加在输入端的电压就越低，所以可以使用vf较小的二极管，比如肖特基二极管。
当input的电压超过 vcc+vf 的时候，二极管d4导通，ic-in电压被钳在vcc+vf，多余的电压由电阻r21承担。
当input的负压小于 -vf 的时候，二极管d5导通，ic-in电压被钳在-vf，多余的电压由电阻r21承担。
这里有一个输入电阻，电压超过设定值时,通过此电阻经过二极管到vcc，gnd方向同理，起电流限制作用，因此电阻要大一点才比较好。
电阻小了可能随着电流增大无法吸收电流，但是太大的话，此电阻与二极管的结电容就会组成一个低通滤波器，所以大家要根据自己的使用场景，综合vcc，信号频率等实际调整。
钳位二极管选择肖特基二极管或者小信号二极管，正向压降低，结电容小。
以上电路如有bug，请评论区指正！关于电路的学习，希望大家enjoy !
声明： 本文转载自芯片之家 公众号，如涉及作品内容、版权和其它问题，请于联系工作人员微（prrox66），我们将在第一时间和您对接删除处理!投稿/招聘/广告/课程合作/资源置换 请加微信：13237418207
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2、用mos管进行电平转换，电路也简单，可以实现双向通讯，用于i2c等开漏总线上是肯定没问题的，但是大家思考一下，此电路能用于串口、spi或者其它推挽输出形式的电平转换吗？
关于速率，如果太快信号也会失真，一般100k以内问题都不大，超出了就要实际观察下波形失真情况了，看下能否接受，另外注意低端电压一定要低于等于高端电压。
1、当sda1输出高电平时：mos管q1的vgs = 0，mos管关闭，sda2被电阻r3上拉到5v。
2、当sda1输出低电平时：mos管q1的vgs = 3.3v，大于导通电压，mos管导通，sda2通过mos管被拉到低电平。
3、当sda2输出高电平时：mos管q1的vgs不变，mos维持关闭状态，sda1被电阻r2上拉到3.3v。
4、当sda2输出低电平时：mos管不导通，但是它有体二极管！mos管里的体二极管把sda1拉低到低电平，此时vgs约等于3.3v，mos管导通，进一步拉低了sda1的电压。
2、rs485方向自动控制
我们都知道rs485是半双工通信，所以在传输的时候需要有使能信号，标明是发送还是接收信号，很多时候就简单的用一个io口控制就好了，但是有一些低成本紧凑型的mcu上，一个io口也是很珍贵的，因此，如果能实现硬件自动控制方向，像串口那样两条线通信了，也不需要程序控制，可以释放一个io。
原理分析：
通信之前，txd为高电平，当通信一开始，txd立马变为低电平的时候，因为有二极管的存在，电容器快速通过二极管放电，所以非门输入端这里也会“马上”变低电平。
通信过程中，txd在高电平与低电平之间切换，但是非门输入端电压通过电容与电阻缓慢充电，de/re 保持高电平的状态，直到充电电压达到非门的阈值电压，从而可以做到自动方向控制。
接收信号的时候，txd为高电平，非门输入为高，de/re 保持低电平，从而可以自动接收信号。
保持该高电平的时间，由电阻与电容决定，跟通信速率也有一定的影响，常规使用都是没问题的，具体可以根据自己的电路以及速率进行适当的调整。
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3、esp32自动下载电路 下面是一个esp32系列或者esp8266等电路的一个自动下载电路
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使用按键，重新插拔等方式还是太麻烦了，下面这个电路可以用逻辑ic试下能自动下载，使用带dtr和rts引脚的usb转uart芯片即可。芯片会自动帮我们发出进入烧写模式的信号，非常方便。
真值表:
dtr
rst
en
io0
0
0
1
1
0
1
1
0
1
0
0
1
1
1
1
1
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像上图，从input输入的电压被钳位在-vf与vcc+vf之间，右边输出信号ic-in并不会有过大的电压，vf越小，加在输入端的电压就越低，所以可以使用vf较小的二极管，比如肖特基二极管。
当input的电压超过 vcc+vf 的时候，二极管d4导通，ic-in电压被钳在vcc+vf，多余的电压由电阻r21承担。
当input的负压小于 -vf 的时候，二极管d5导通，ic-in电压被钳在-vf，多余的电压由电阻r21承担。
这里有一个输入电阻，电压超过设定值时,通过此电阻经过二极管到vcc，gnd方向同理，起电流限制作用，因此电阻要大一点才比较好。
电阻小了可能随着电流增大无法吸收电流，但是太大的话，此电阻与二极管的结电容就会组成一个低通滤波器，所以大家要根据自己的使用场景，综合vcc，信号频率等实际调整。
钳位二极管选择肖特基二极管或者小信号二极管，正向压降低，结电容小。
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