單片機I/O口推挽輸出與開漏輸出的區(qū)別
對于漏極開路(OD)輸出,跟集電極開路輸出是十分類似的。將上面的三極管換成場效應(yīng)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(jié)構(gòu)是推挽輸出。推挽輸出的結(jié)構(gòu)就是把上面的上拉電阻也換成一個開關(guān),當(dāng)要輸出高電平時,上面的開關(guān)通,下面的開關(guān)斷;而要輸出低電平時,則剛好相反。比起OC或者OD來說,這樣的推挽結(jié)構(gòu)高、低電平驅(qū)動能力都很強。如果兩個輸出不同電平的輸出口接在一起的話,就會產(chǎn)生很大的電流,有可能將輸出口燒壞。而上面說的OC或OD輸出則不會有這樣的情況,因為上拉電阻提供的電流比較小。如果是推挽輸出的要設(shè)置為高阻態(tài)時,則兩個開關(guān)必須同時斷開(或者在輸出口上使用一個傳輸門),這樣可作為輸入狀態(tài),AVR單片機的一些IO口就是這種結(jié)構(gòu)。
開漏電路特點及應(yīng)用
在電路設(shè)計時我們常常遇到開漏(open drain)和開集(open collector)的概念。
所謂開漏電路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏極。同理,開集電路中的“集”就是指三極管的集電極。開漏電路就是指以MOSFET的漏極為輸出的電路。一般的用法是會在漏極外部的電路添加上拉電阻。完整的開漏電路應(yīng)該由開漏器件和開漏上拉電阻組成。如圖1所示:
圖1
組成開漏形式的電路有以下幾個特點:
1. 利用外部電路的驅(qū)動能力,減少IC內(nèi)部的驅(qū)動(或驅(qū)動比芯片電源電壓高的負載)。當(dāng)IC內(nèi)部MOSFET導(dǎo)通時,驅(qū)動電流是從外部的VCC流經(jīng)R pull-up ,MOSFET到GND。IC內(nèi)部僅需很下的柵極驅(qū)動電流。如圖1。
2. 可以將多個開漏輸出的Pin,連接到一條線上。形成 “與邏輯” 關(guān)系。如圖1,當(dāng)PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一個變低后,開漏線上的邏輯就為0了。這也是I2C,SMBus等總線判斷總線占用狀態(tài)的原理。如果作為輸出必須接上拉電阻。接容性負載時,下降延是芯片內(nèi)的晶體管,是有源驅(qū)動,速度較快;上升延是無源的外接電阻,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(這樣你就可以進行任意電平的轉(zhuǎn)換)。(例如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等。)
圖2
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