單片機I/O口推挽輸出與開(kāi)漏輸出的區別

對于漏極開(kāi)路(OD)輸出，跟集電極開(kāi)路輸出是十分類(lèi)似的。將上面的三極管換成場(chǎng)效應管即可。這樣集電極就變成了漏極，OC就變成了OD，原理分析是一樣的。

另一種輸出結構是推挽輸出。推挽輸出的結構就是把上面的上拉電阻也換成一個(gè)開(kāi)關(guān)，當要輸出高電平時(shí)，上面的開(kāi)關(guān)通，下面的開(kāi)關(guān)斷;而要輸出低電平時(shí)，則剛好相反。比起OC或者OD來(lái)說(shuō)，這樣的推挽結構高、低電平驅動(dòng)能力都很強。如果兩個(gè)輸出不同電平的輸出口接在一起的話(huà)，就會(huì )產(chǎn)生很大的電流，有可能將輸出口燒壞。而上面說(shuō)的OC或OD輸出則不會(huì )有這樣的情況，因為上拉電阻提供的電流比較小。如果是推挽輸出的要設置為高阻態(tài)時(shí)，則兩個(gè)開(kāi)關(guān)必須同時(shí)斷開(kāi)(或者在輸出口上使用一個(gè)傳輸門(mén))，這樣可作為輸入狀態(tài)，AVR單片機的一些IO口就是這種結構。

開(kāi)漏電路特點(diǎn)及應用

在電路設計時(shí)我們常常遇到開(kāi)漏(open drain)和開(kāi)集(open collector)的概念。

所謂開(kāi)漏電路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏極。同理，開(kāi)集電路中的“集”就是指三極管的集電極。開(kāi)漏電路就是指以MOSFET的漏極為輸出的電路。一般的用法是會(huì )在漏極外部的電路添加上拉電阻。完整的開(kāi)漏電路應該由開(kāi)漏器件和開(kāi)漏上拉電阻組成。如圖1所示：

圖1

組成開(kāi)漏形式的電路有以下幾個(gè)特點(diǎn)：

1. 利用外部電路的驅動(dòng)能力，減少I(mǎi)C內部的驅動(dòng)(或驅動(dòng)比芯片電源電壓高的負載)。當IC內部MOSFET導通時(shí)，驅動(dòng)電流是從外部的VCC流經(jīng)R pull-up ，MOSFET到GND。IC內部?jì)H需很下的柵極驅動(dòng)電流。如圖1。

2. 可以將多個(gè)開(kāi)漏輸出的Pin，連接到一條線(xiàn)上。形成 “與邏輯” 關(guān)系。如圖1，當PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一個(gè)變低后，開(kāi)漏線(xiàn)上的邏輯就為0了。這也是I2C，SMBus等總線(xiàn)判斷總線(xiàn)占用狀態(tài)的原理。如果作為輸出必須接上拉電阻。接容性負載時(shí)，下降延是芯片內的晶體管，是有源驅動(dòng)，速度較快;上升延是無(wú)源的外接電阻，速度慢。如果要求速度高電阻選擇要小，功耗會(huì )大。所以負載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。

3. 可以利用改變上拉電源的電壓，改變傳輸電平。如圖2, IC的邏輯電平由電源Vcc1決定，而輸出高電平則由Vcc2(上拉電阻的電源電壓)決定。這樣我們就可以用低電平邏輯控制輸出高電平邏輯了(這樣你就可以進(jìn)行任意電平的轉換)。(例如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等。)

圖2