用图示及公式讲清楚灌电流和拉电流的区别
灌电流和拉电流的概念在电路中经常出现，不管是单片机的GPIO，还是一般的上下拉电路，了解后可以更好地理解和设计电路。
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文章目录
- 1. 如何理解
- 2. 灌电流
- 3. 拉电流
- 4. 实际问题
1. 如何理解
- 灌电流
（sink current）被动输入电流，是从输出口流入电流，下图，当PTB0输出低的时候，LED亮，电流的方向就是从VCC流进PTB0管脚。 - 拉电流
（sourcing current）主动输出电流，是从输出口输出电流，下图，当PTB1输出高的时候，LED亮，电流的方向就是从PTB1流进地。
灌电流和拉电流
2. 灌电流
如下，画出PTB0的内部结构， 当INPUT输出高电平时，LED亮。当三极管在饱和状态，CE之间近似一个开关，PTB0上电压就是 U = 5 V ∗ R 2 R 1 + R 2 (1) U=\frac{5V*R2}{R1+R2} \quad\tag{1} U=R1+R25V∗R2(1)
对于公式（1）可以得到如下两点：
- R1越小，灌电流越大，PTB0电压越大；
- 当灌电流越大时，三极管的饱和压降越大，PTB0的低电平就越大。逻辑门的低电平有一个 U I L m a x U_{ILmax} UILmax，当高于这个值的时候，就无法识别为逻辑0，所以灌电流是有一个上限的。
灌电流举例电路
3. 拉电流
如下，简易画出PTB1的内部结构，当VF2输出高电平时，LED亮。三极管在饱和状态，CE之间近似一个开关，PTB1的电压为： U 2 = 5 V ∗ R 4 R 3 + R 4 (2) U2=\frac{5V*R4}{R3+R4} \quad\tag{2} U2=R3+R45V∗R4(2)
对于公式（2）可以得到如下两点：
-
R3越小，拉电流越大，PTB1电压越大；
-
当拉电流越大时，输出端的高电平就越低。逻辑门的高电平有一个 U I H m i n U_{IHmin} UIHmin，当低于这个值的时候，就无法识别为1，所以拉电流也是有一个上限的。
拉电流举例电路
4. 实际问题
如下是一个单总线的复位应答信号，可以看出，在主机发送复位信号拉低总线，然后释放，再由上拉电阻上拉至VDD高电平，然后从机拉低总线应答，发现从机的低电平比较高，电压并没有拉低到0V，这个原因就是上面说到的，灌电流过大，说明这个上拉选得比较小，如果这个从机的低电平再高一些，可能就无法被主机识别，导致通信失败。
实测单总线复位/应答
永远相信美好的事情即将发生！作者记得诚，写于安徽合肥，时间2020-03-24 PM14:59