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什么是 OC、OD 和推挽结构
2009-09-30 20:08
什么是集电极开路(OC)?
我们先来说说集电极开路输出的结构。集电极开路输出的结构如图 1 所示,右边的那个三极
管集电极什么都不接,所以叫做集电极开路(左边的三极管为反相之用,使输入为 "0"时,
输出也为"0")。对于图 1,当左端的输入为“0”时,前面的三极管截止(即集电极 C 跟发射
极 E 之间相当于断开),所以 5V 电源通过 1K 电阻加到右边的三极管上,右边的三极管导
通(即相当于一个开关闭合);当左端的输入为“1”时,前面的三极管导通,而后面的三极
管截止(相当于开关断开)。
我 们 将 图 1 简 化 成 图 2 的 样
子 。 图 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,所以输出电平为 0。而当开关断开时,则输
出端悬空了,即高阻态。这时电平状态未知,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。
再看图三。图三中那个 1K 的电阻即是上拉电阻。如果开关闭合,则有电流从 1K 电阻及开
关上流过,但由于开关闭和时电阻为 0(方便我们的讨论,实际情况中开关电阻不为 0,另
外对于三极管还存在饱和压降),所以在开关上的电压为 0,即输出电平为 0。如果开关断
开,则由于开关电阻为无穷大(同上,不考虑实际中的漏电流),所以流过的电流为 0,因
此在 1K 电阻上的压降也为 0,所以输出端的电压就是 5V 了,这样就能输出高电平了。但是
这个输出的内阻是比较大的(即 1KΩ),如果接一个电阻为 R 的负载,通过分压计算,就
可以算得最后的输出电压为 5*R/(R+1000)伏,即 5/(1+1000/R)伏。所以,如果要达到一定的
电压的话,R 就不能太小。如果 R 真的太小,而导致输出电压不够的话,那我们只有通过减
小那个 1K 的上拉电阻来增加驱动能力。但是,上拉电阻又不能取得太小,因为当开关闭合
时,将产生电流,由于开关能流过的电流是有限的,因此限制了上拉电阻的取值,另外还需
要考虑到,当输出低电平时,负载可能还会给提供一部分电流从开关流过,因此要综合这些
电流考虑来选择合适的上拉电阻。
如果我们将一个读数据用的输入端接在输出端,这样就是一个 IO 口了(51 的 IO 口就是这样
的结构,其中 P0 口内部不带上拉,而其它三个口带内部上拉),当我们要使用输入功能
时,只要将输出口设置为 1 即可,这样就相当于那个开关断开,而对于 P0 口来说,就是高
阻态了。
什么是漏极开路(OD)?
对于漏极开路(OD)输出,跟集电极开路输出是十分类似的。将上面的三极管换成场效应
管即可。这样集电极就变成了漏极,OC 就变成了 OD,原理分析是一样的。
另一种输出结构是推挽输出。推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关,当要
输出高电平时,上面的开关通,下面的开关断;而要输出低电平时,则刚好相反。比起 OC
或者 OD 来说,这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出
口接在一起的话,就会产生很大的电流,有可能将输出口烧坏。而上面说的 OC 或 OD 输出
weicz
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