悬浮与上拉,开漏与推挽电路分析

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1、1.1.1悬浮输入与上拉输入悬浮输入与上拉输入是两种输入方式，不同之处在于上拉输入时，引脚内部有个上拉电阻。当引脚悬空时，上拉输入的引脚电平是确定的，即高电平；而悬浮输入则不同，它的电平是不确定的，即使外部的一个很小的信号都会使其发生改变。上拉输入最典型的应用就是外部按键，当按键未按下时，我们要保证它是高电平，当按键按下时才被拉低；而悬浮输入的典型应用就是模数转换，外部的任何一个小信号都要经过A/D采样转换为数字信号。1.1.2开漏输出与推挽输出1.开漏输出说开漏输出之前，我们先来看看什么是集电极开路输出。

2、图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.1集电极开路集电极开路输出的结构图如图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.1所示，三极管Q1的集电极就是单片机的I/O口，什么都不接，所以叫做集电极开路。当控制端输入为“0”时，三极管Q2截止，及集电极与发射机之间断开，所以5V电压通过R1接到Q1的基级，Q1导通，即相当于管脚直接接地；当控制端输入“1”时，三极管Q2导通，Q1截止，输出引脚与地之间断开。我们将图Error!Note

3、xtofspecifiedstyleindocument.1简化为图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.2所示。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.2集电极开路简化图图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.2中的开关受软件控制，“1”时断开，“0”时闭合。很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出低电平。而当开关断开时，则输出端悬空，即引脚为高阻态。这时电平状态未知

4、，如果后面一个电阻负载（即使很轻的负载）到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能输出高电平的。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.3带上拉电阻的开漏输出图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.3中的10K电阻即是上拉电阻。当开关闭合，输出管脚直接接地，输出为低电平，当开关断开，电流经过10K电阻流入负载，相当于管脚输出高电平。明白了集电极开路，那么开漏输出就简单了，只要把三极管换成场效应管即可，

5、这样，集电极就变成了漏极，而原理分析是一样的。开漏输出有这么几个特点：(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流经上拉电阻到负载，IC内部仅需很小的栅极驱动电流。(2)因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大，速度越

6、低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。）(1)开漏结构提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。(2)可以将多个开漏输出的引脚连接到一条线上。通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。2.推挽输出我们同样以三极管为例，来看看推挽输出的结构，如图Error!Notex

7、tofspecifiedstyleindocument.4所示。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.4推挽输出输入端由软件控制，当软件写“1”时，输入高电平，三极管Q1导通，Q2截止；当软件写“0”时，输入低电平，三极管Q1截止，当输出端的电平高于0.7V时，Q2导通。我们可将上面电路图简化为图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.5所示。图Error!Notextofspecifiedstyleindocument.

8、5推挽输出简化图当软件写“1”时，开关S1闭合，S2断开，VCC连接到引脚上，输出高电平；当软件写“0”时，开关S1断开，S2闭合，引脚接到GND，输出低电平。