推輓式&漏極開路&集電極開路

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)和發射極(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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當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。

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「推」。

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「挽」。

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。

在這裏插入圖片描述如圖,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。

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。
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。
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。
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。

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