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Servomotores
Los servomotores son generalmente un conjunto de cuatro cosas: un motor de CC, un conjunto de engranajes, un circuito de control y un sensor de posición (generalmente un potenciómetro).
La posición de los servomotores se puede controlar con mayor precisión que la de los motores de CC estándar, y generalmente tienen tres cables (alimentación, tierra y control). La potencia de los servomotores se aplica constantemente, con el circuito de servocontrol que regula el consumo para conducir el motor. Los servomotores están diseñados para tareas más específicas en las que la posición debe definirse con precisión, como controlar el timón de una embarcación o mover un brazo robótico o una pata de robot dentro de un cierto rango.
Los servomotores no giran libremente como un motor de CC estándar. En cambio, el ángulo de rotación está limitado a 180 grados (más o menos) de un lado a otro. Los servomotores reciben una señal de control que representa una posición de salida y aplica energía al motor de CC hasta que el eje gira a la posición correcta, determinada por el sensor de posición.
PWM se utiliza para la señal de control de servomotores. Sin embargo, a diferencia de los motores de CC, la duración del pulso positivo determina la posición, en lugar de la velocidad, del eje del servo. Un valor de pulso neutro que depende del servo (generalmente alrededor de 1.5 ms) mantiene el eje del servo en la posición central. Al aumentar ese valor de pulso, el servo girará en sentido horario, y un pulso más corto girará el eje en sentido antihorario. El pulso del servocontrol generalmente se repite cada 20 milisegundos, esencialmente diciéndole al servo a dónde ir, incluso si eso significa permanecer en la misma posición.
Cuando se ordena que un servo se mueva, se moverá a la posición y mantendrá esa posición, incluso si la fuerza externa lo empuja. El servo resistirá al moverse fuera de esa posición, con la cantidad máxima de fuerza resistiva que el servo puede ejercer siendo la clasificación de torque de ese servo.
Motores paso a paso
Un motor paso a paso es esencialmente un servomotor que utiliza un método diferente de motorización. Cuando un servomotor utiliza un motor de CC de rotación continua y un circuito controlador integrado, los motores paso a paso utilizan múltiples electroimanes dentados dispuestos alrededor de un engranaje central para definir la posición.
Los motores paso a paso requieren un circuito de control externo o un microcontrolador (por ejemplo, un Raspberry Pi o Arduino) para energizar individualmente cada electroimán y hacer girar el eje del motor. Cuando el electroimán 'A' se alimenta, atrae los dientes del engranaje y los alinea, ligeramente desplazados del siguiente electroimán 'B'. Cuando 'A' se apaga y 'B' se enciende, el engranaje gira ligeramente para alinearse con 'B', y así sucesivamente alrededor del círculo, con cada electroimán alrededor del engranaje energizándose y desenergizándose a su vez para crear rotación. Cada rotación de un electroimán al siguiente se denomina "paso" y, por lo tanto, el motor puede girar mediante ángulos de paso predefinidos precisos a través de una rotación completa de 360 grados.
Los motores paso a paso están disponibles en dos variedades; unipolar o bipolar. Los motores bipolares son el tipo más fuerte de motor paso a paso y generalmente tienen cuatro u ocho cables. Tienen dos conjuntos de bobinas electromagnéticas internamente, y el paso se logra cambiando la dirección de la corriente dentro de esas bobinas. Los motores unipolares, identificables por tener 5,6 o incluso 8 cables, también tienen dos bobinas, pero cada una tiene una derivación central. Los motores unipolares pueden avanzar sin tener que invertir la dirección de la corriente en las bobinas, lo que simplifica la electrónica. Sin embargo, debido a que la derivación central se usa para energizar solo la mitad de cada bobina a la vez, generalmente tienen menos torque que el bipolar.
El diseño del motor paso a paso proporciona un par de retención constante sin la necesidad de que el motor se alimente y, siempre que el motor se utilice dentro de sus límites, no se producen errores de posicionamiento, ya que los motores paso a paso tienen estaciones físicamente predefinidas.