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今天給大家分享一個之前遇到的一個MOS管應用問題？是關于使用mos管做電平轉換時遇到的問題，避免大家再踩坑。

說明一下應用背景：我們使用的MOS管完成MDC/MDIO總線的１.８V－2.7V的電平轉換。電路圖如下：

問題：我們主板系統中，switch與CPU（即mac ）之間ping 包不通.因為switch 這端已經能正常工作,端口間可以相互ping 通,所以問題還是鎖定在MAC-Switch間,從軟件log打印看,連接MAC與SWITCH間的SGMII數量總線已經正常協商,所以基本排除了 SGMII的問題.那么就剩下MDC/MDIO這組控制總線了.于是我們測量了下這組信號的波形.

                                                        MHT_MDC   (1.8V轉換前)  

                                                      SMI_MDC   (2.7V轉換后) 

從上面兩個波形對比，我們可以發現經過如上電平轉換電路之后，波形失真嚴重，并且轉換后電平沒有達到預期要求（2.7V）,我們初步分析原因為，MDC時鐘頻率為1.56MHZ，開關頻率太快了，MOS管的開關速度跟不上。以及DS端的驅動能力不夠。于是我們做了如下兩個嘗試，首先更換R1227電阻阻值為1K。同時更改MOS 管的型號為：BSS138。

首先修改VD上拉的電阻后，波形如下：

這個波形還是有問題，只是上升時間變短了一點，并且相同的時間內，上升的最大電平也比之前變大了一些，接近2.7V。測試檢測功能，網口依然ping 不通。

如下是更換MOS管型號為：BSS138。

從上圖可以看出，MDC的波形已經比較正常的方波了，最大電平也是達到了2.7V，我們設計的電平值。此時檢測網口，ping 包功能已經正常。

到這里，板子的問題已經解決，主要原因還是這兩個MOS 的區別，接下來我們看看兩顆MOS具體哪些參數影響了。

我們結合以上MOS 管電平轉換電路工作原理，MDC時鐘波形，由低電平到高電平的轉換，其實就是MOS從導通到關斷的過程。所以我們需要關注MOS管的輸出電容大小。即上面規格書里面的Coss這個參數。

我們知道MOS管是壓控器件，不同于三極管是流控器件，但是實際上MOS管在從關斷到導通的過程也是需要電流（電荷）的，原因是因為MOS管各極之間存在寄生電容Cgd，Cgs和Cds，如圖4所示。MOS管導通條件是Vgs電壓至少達到閾值電壓Vgs(th)，其通過柵極電荷對Cgs電容充電實現，當MOS管完全導通后就不需要提供電流了，即壓控的意思。這三個寄生電容參數值在MOS管的規格書中一般是以Ciss，Coss和Crss形式給出，其對應關系為：

反向傳輸電容：Crss=Cgd；米勒電容

輸入電容：Ciss=Cgs+Cgd；

輸出電容：Coss=Cds+Cgd。

然而，這三個等效電容是構成串并聯組合關系，它們并不是獨立的，而是相互影響，其中一個關鍵電容就是米勒電容Cgd。這個電容不是恒定的，它隨著柵極和漏極間電壓變化而迅速變化，同時會影響柵極和源極電容的充電。

我們對比上面的規格書發下NCE2302d的輸出電容比BSS138的輸出電容會大18PF左右，接下來我們通過對電容仿真來看下。兩個輸出電容的充電時間差別。

先看4.7K，30PF

通過仿真電容的充電時間曲線，對比我們測試的實際波形，發現電容充電時間，是基本吻合。如下圖所示：

到此我們通過理論和仿真，實際測試，驗證了這個問題，找到了問題的根本原因。通過此案例，我們可以總結下：

MOS應用時，除了通用的一些參數外，特別是在做高頻開關（特別是MHZ級別）使用時，我們一定要考慮MOS的寄生電容參數，這幾個參數，會影響MOS管的開關速度，以及損耗情況。