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单片机I/O口的开漏输出及推挽输出区别是什么

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发表于 2022-7-21 10:28 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式

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推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;

* S8 @  r1 H+ j2 P, \7 e$ ]. a
1 O' y7 ?/ _3 t: v$ B- p
开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).
" Y  |6 R7 P  o% V   

9 i3 m* t$ p& h* F* w
    推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.
- J) A& O% K1 B+ L7 i3 i6 \9 V* |' m     要实现 线与 需要用OC(open collector)门电路.是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小,效率高。输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。

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8 D8 P1 E- M; w3 J2 G( ]6 E
开漏电路特点及应用 ) [$ N8 C- a' G6 m" c# t

: w; a; V2 }7 R     在电路设计时我们常常遇到开漏(open drain)和开集(open collector)的概念。

$ D1 H  Q; k1 x: k1 y; T3 A
 所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。同理,开集电路中的“集”就是指三极管的集电极开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成

, X, W) i3 f' R0 o& ]& n/ b4 C
    ' k3 e% n2 M' S: r  I9 @( n
组成开漏形式的电路有以下几个特点:

# A2 S* U% `9 s# ^$ m4 o. G

1 Y( d, S5 T/ F: g& g1 `  _ 1. 利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ,MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。如图1。
; }- Z, L+ T' q" s) D 2. 可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上。形成 “与逻辑” 关系。如图1,当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后,开漏线上的逻辑就为0了。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。

$ e) U& ?+ n' y: S% r* t' Z5 N

5 L$ F. k: U( Q% s5 {( M' D 3. 可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平。如图2, IC的逻辑电平由电源Vcc1决定,而输出高电平则由Vcc2决定。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了。
! [  t; T' p) s1 D+ a 4. 开漏Pin不连接外部的上拉电阻,则只能输出低电平(因此对于经典的51单片机的P0口而言,要想做输入输出功能必须加外部上拉电阻,否则无法输出高电平逻辑)。) u/ h3 g  L1 G- m2 ?) _* k
5. 标准的开漏脚一般只有输出的能力。添加其它的判断电路,才能具备双向输入、输出的能力。
* J9 o( l6 K( |8 w5 k: k) i
应用中需注意:
) D( Y0 ?$ V' T 1.   开漏和开集的原理类似,在许多应用中我们利用开集电路代替开漏电路。例如,某输入Pin要求由开漏电路驱动。则我们常见的驱动方式是利用一个三极管组成开集电路来驱动它,即方便又节省成本。如图3。

. W. H2 K$ ^6 L: {( r9 ?' B

/ |9 c* r$ T" H; C 2. 上拉电阻R pull-up的 阻值 决定了 逻辑电平转换的沿的速度 。阻值越大,速度越低功耗越小。反之亦然。
* F: q2 [, H+ ]* W
   Push-Pull输出就是一般所说的推挽输出,在CMOS电路里面应该较CMOS输出更合适,应为在CMOS里面的push-pull输出能力不可能做得双极那么大。输出能力看IC内部输出极N管P管的面积。和开漏输出相比,push-pull的高低电平由IC的电源低定,不能简单的做逻辑操作等。push-pull是现在CMOS电路里面用得最多的输出级设计方式。

' y& c  G9 h, R% P! U1 ]4 r) O
51单片机的I/O口是开漏输出,驱动能力较弱,所以一般都要加上拉电阻去驱动下一级电路,
9 |3 B. _; V: I
而AVR,stm8s系列的都是真正的双向I/O口,推挽输出,电流可达20mA左右
/ A: o. L$ {  s5 P% ~( N

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2#
发表于 2022-7-21 11:01 | 只看该作者
认真学习技术知识,\(^o^)/~

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3#
发表于 2022-7-21 14:46 | 只看该作者
学习的道路上遇到的困难还有前辈大佬帮忙解决,真心感动

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发表于 2022-7-21 16:25 | 只看该作者
支持楼主,用心良苦\(^o^)/~
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