一文理解推輓輸出&漏極開路輸出(OD)&集電極開路輸出(OC)

因爲自己之前一直不理解推輓輸出漏極開路輸出集電極開路輸出這三個概念到底是什麼意思。今天終於靜下心來好好學習了一遍,於是便寫下本文詳細解釋一下這三個概念,希望能對你有所幫助,文中大部分內容均爲引用。

要理解推輓輸出,首先要理解好三極管(晶體管)的原理。下面這種三極管有三個端口,分別是基極(Base)集電極(Collector)發射極(Emitter)。下圖是NPN型晶體管
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這種三極管是電流控制型元器件,注意關鍵詞電流控制。意思就是說,只要基極B有輸入(或輸出)電流就可以對這個晶體管進行控制了。

下面請允許我換一下概念,把基極B視爲控制端集電極C視爲輸入端,發射極E視爲輸出端。這裏輸入輸出是指電流流動的方向
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控制端有電流輸入的時候,就會有電流從輸入端進入並從輸出端流出。
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而PNP管正好相反,當有電流從控制端流出時,就會有電流從輸入端流到輸出端。
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那麼推輓電路
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上面的三極管是N型三極管,下面的三極管是P型三極管,請留意控制端、輸入端和輸出端。

當Vin電壓爲V+時,上面的N型三極管控制端有電流輸入,Q3導通,於是電流從上往下通過,提供電流給負載。
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經過上面的N型三極管提供電流給負載(Rload),這就叫「」。

當Vin電壓爲V-時,下面的三極管有電流流出,Q4導通,有電流從上往下流過。
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經過下面的P型三極管提供電流給負載(Rload),這就叫「」。

以上,這就是推輓(push-pull)電路


那麼什麼是開集電極輸出呢?有了前面的基礎,這裏就可以簡單的介紹一下。
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如圖,開集的意思,就是集電極C一端什麼都不接,直接作爲輸出端口。

如果要用這種電路帶一個負載,比如一個LED,必須接一個上拉電阻,就像這樣。
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當Vin沒有電流,Q5斷開時,LED亮。 當Vin流入電流,Q5導通時,LED滅。

開漏電路,就是把上圖中的三極管換成 場效應管(MOSFET)。

N型場效應管各個端口的名稱:
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場效應管 是電壓控制型元器件,只要對柵極施加電壓,DS就會導通。結型場效應管有一個特性就是它的輸入阻抗非常大,這意味着:沒有電流從控制電路流出,也沒有電流進入控制電路。沒有電流流入或流出,就不會燒壞控制電路。而雙極型晶體管不同,是電流控制性元器件,如果使用開集電路,可能會燒壞控制電路。這大概就是我們總是聽到開漏電路而很少聽到開集電路的原因吧?因爲開集電路被淘汰了。

在學習了這些概念後,我們再從應用的角度說一下吧,理解了這些應用背後原因,就肯定真正理解了這兩者。

  1. 推輓輸出能夠輸出高或者低,而開漏輸出只能輸出低,或者關閉輸出,因此開漏輸出總是要配一個上拉電阻使用。
  2. 開漏輸出的上拉電阻不能太小,太小的話,當開漏輸出的下管導通時,電源到地的電壓在電阻上會造成很大的功耗,因此這個電阻阻值通常在10k以上,這樣開漏輸出在從輸出低電平切換到高電平時,速度是很慢的。
  3. 推輓輸出任意時刻的輸出要麼是高,要麼是低,所以不能將多個輸出短接,而開漏輸出可以將多個輸出短接,共用一個上拉,此時這些開漏輸出的驅動其實是與非的關係。
  4. 推輓輸出輸出高時,其電壓等於推輓電路的電源,通常爲一個定值,而開漏輸出的高取決於上拉電阻接的電壓,不取決於前級電壓,所以經常用來做電平轉換,用低電壓邏輯驅動高電壓邏輯,比如3.3v帶5v。

引用:

  1. 知乎:如何正確的理解漏極開路輸出跟推輓輸出?
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