单片机关于推挽输出和开漏输出

本文详细解析了推挽输出电路的工作原理,强调了其既能提供高电平也能低电平的优势,并对比了与开漏输出的差异,介绍了开漏电路的特性及为何淘汰开集电路。讨论了场效应管在开漏电路中的作用和优点。

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什么是推挽输出:推挽输出既可以输出高电平也可以输出低电平。

推挽式输出电路:推挽式输出电路是由互补的两个三极管构成,所谓推拉,推是指推出去,就是输出为高电平是,电流是由内流向外的,形象的称之为推;拉就是从外部向内部拉,当输出为低电平时,电流由负载流向内部,形象的称之为拉。

当Vin电压为V+时,上面的N型三极管控制端有电流输入,Q3导通,于是电流从上往下通过,提供电流给负载。

经过上面的N型三极管提供电流给负载(Rload),这就叫「」。

当Vin电压为V-时,下面的三极管有电流流出,Q4导通,有电流从上往下流过。

电流从负载流向内部,称为「」。

什么是开漏输出:只能输出低电平,要想输出高电平必须要接上拉电阻,输出端相当于三极管的集电极.,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).

 要理解开漏,可以先理解开集

如图,开集的意思,就是集电极C一端什么都不接,直接作为输出端口。

如果要用这种电路带一个负载,比如一个LED,必须接一个上拉电阻,就像这样。

所谓上拉电阻就是:将一个不确定信号(高或低电平),通过一个电阻与电源VCC相连,固定在高电平;

同理下拉电阻就是:将一个不确定信号(高或低电平),通过一个电阻与地GND相连,固定在低电平

当Vin没有电流,Q5断开时,LED亮。当Vin流入电流,Q5导通时,LED灭。

开漏电路,就是把上图中的三极管换成场效应管(MOSFET)。

场效应管是电压控制型元器件,只要对栅极施加电压,DS就会导通。

结型场效应管有一个特性就是它的输入阻抗非常大,这意味着:没有电流从控制电路流出,也没有电流进入控制电路。没有电流流入或流出,就不会烧坏控制电路。而双极型晶体管不同,是电流控制性元器件,如果使用开集电路,可能会烧坏控制电路。这大概就是我们总是听到开漏电路而很少听到开集电路的原因吧?因为开集电路被淘汰了。

<think>嗯,我现在需要理解推挽输出输出的区别以及它们的应用场景。首先,我应该从基本概念入手,回忆一下之前学过的相关知识。记得推挽输出涉及到两个晶体管,一个负责拉电流,另一个负责灌电流,这样输出可以直接驱动高电平低电平。而输出可能只有一个晶体管,通常是N型,当它导通时输出低电平,截止时则处于高阻态,需要外接上拉电阻才能输出高电平。对吗? 然后,区别方面,可能包括结构差异、输出电平的方式、驱动能力、速度以及应用场景。比如推挽输出因为能主动拉高拉低,所以驱动能力更强,速度更快,但可能不适合总线应用,因为多个输出直接连接会有冲突。而输出需要上拉电阻,驱动高电平靠外部电阻,所以驱动能力可能较弱,但适合总线应用,因为可以多设备共享总线,通过线与逻辑避免冲突。 应用场景的话,推挽可能用于需要强驱动的地方,比如单片机直接驱动LED或电机控制。输出可能用在I2C、SMBus这样的总线通信中,因为多个设备可以连接到同一总线,不会互相干扰。 不过,我需要确认这些信息的准确性。比如推挽电路的结构,是不是由P型N型MOSFET组成?比如引用[2]提到的CMOS管在推挽中的应用,当输出0时P导通输出高,输出1时N导通输出低,这样看起来像是反相器?但推挽输出的结构应该是两个晶体管交替导通,直接驱动输出高或低,而反相器可能只是其中一个例子? 还有输出的结构,通常是指只有下拉晶体管,没有上拉的,所以必须外接上拉电阻才能得到高电平。这时候当晶体管关闭时,输出由上拉电阻拉高,当导通时输出低。这种结构在总线中允许多个设备共享,因为任何一个设备拉低都会导致整个总线低,这就是线与逻辑。 另外,推挽输出的优点还包括速度快,因为上升下降都可以主动驱动,而输出的上升时间由上拉电阻寄生电容决定,可能较慢,尤其是在高频率下。因此,在高速应用中推挽更优。 可能还需要考虑功耗的问题,推挽输出在切换时可能有瞬间的直通电流,而输出在切换时可能功耗较低,但需要上拉电阻的持续电流。 总结一下,两者的区别主要在结构、驱动方式、应用场景。应用方面,推挽适合需要强驱动高速的场景,适合多设备总线电平转换的情况。</think>### 推挽输出输出的区别及应用场景 #### 1. **结构差异** - **推挽输出**:由一对互补的晶体管(如P型MOSFETN型MOSFET)构成,形成“推”“挽”两种动作。例如: - 输出高电平时,P型管导通,电流从电源流向负载; - 输出低电平时,N型管导通,电流从负载流向地[^2]。 - **输出**:仅包含一个下拉晶体管(通常是N型MOSFET),无内置上拉结构。需外接上拉电阻才能输出高电平。 #### 2. **输出电平特性** - **推挽输出**: - 可主动输出高电平低电平,驱动能力强。 - 电平切换速度快(由晶体管直接控制)。 - **输出**: - 只能主动拉低电平高电平依赖外部上拉电阻。 - 电平上升速度受上拉电阻寄生电容限制,速度较慢。 #### 3. **驱动能力与功耗** - **推挽输出**: - 驱动能力强,适合直接驱动LED、继电器等负载。 - 切换瞬间可能产生直通电流(两管短暂同时导通),需注意功耗优化。 - **输出**: - 驱动能力较弱(受限于上拉电阻),但支持“线与”逻辑(多设备共享总线)。 - 静态功耗低(仅在拉低时消耗电流)。 #### 4. **应用场景** - **推挽输出**: - **高速信号传输**:如SPI通信、数字信号输出。 - **强驱动需求**:驱动LED、电机控制、关电路[^1]。 - **输出**: - **多设备总线**:如I²C、SMBus,避免电平冲突。 - **电平转换**:通过更换上拉电阻电压,实现不同电平系统(如3.3V↔5V)的兼容。 #### 5. **典型电路对比** - **推挽电路示例**: ```plaintext VCC │ P-MOS───输出 │ N-MOS───GND ``` - **电路示例**: ```plaintext VCC(通过上拉电阻) │ 输出───N-MOS───GND ``` #### 6. **关键设计注意事项** - **推挽输出**:需避免输出端短路(如同时驱动高电平低电平)。 - **输出**:需合理选择上拉电阻阻值(权衡速度功耗)。 ---
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