关于推挽输出和开漏输出的理解

原文链接:
【1】 如何正确理解开漏输出和推挽输出
(写的很棒,真的是很通俗易懂了~)

【2】 什么是开漏电路(推挽电路)?开漏形式的电路由何特点?
【3】 开漏、开集电路详解

下面是看完上面几篇文章的笔记 ~~~



推挽电路&开漏电路

    • 1、推挽电路(Push-Pull)
    • 2、开漏电路(Open-Drain)

1、推挽电路(Push-Pull)

推挽电路的主要组成部分是三极管,所以先从三极管说起~(图均来自文章【1】)

三极管(晶体管)有三个端口,分别是基极(Base)、集电极(Collector)和发射极(Emitter)。三极管包括NPN型和PNP型,下图是NPN型晶体管。

关于推挽输出和开漏输出的理解_第1张图片

三极管是电流控制型元器件,即只要基级B有输入(或输出)电流,就可以实现对晶体管的控制。根据电流流动的方向,可以把基级B视为控制端,集电极C视为输入端,发射极E视为输出端

关于推挽输出和开漏输出的理解_第2张图片

当控制端有电流输入的时候,就会有电流从输入端流入,并从输出端流出。

关于推挽输出和开漏输出的理解_第3张图片

PNP管正好相反,当有电流从控制端流出时,就会有电流从输入端流到输出端。

关于推挽输出和开漏输出的理解_第4张图片

推挽电路如下图,上面的三极管是N型,下面的三极管是P型。
关于推挽输出和开漏输出的理解_第5张图片

当Vin电压为V+时,上面的N型三极管控制端有电流输入,Q3导通,于是电流从上往下通过,提供电流给负载。经过上面的N型三极管提供电流给负载(Rload),称为「推」。
关于推挽输出和开漏输出的理解_第6张图片
当Vin电压为V-时,下面的三极管有电流流出,Q4导通,有电流从上往下流过。经过下面的P型三极管提供电流给负载(Rload),称为「挽」。

关于推挽输出和开漏输出的理解_第7张图片
推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时,两只对称的功率开关管每次只有一个导通,所以导通损耗小 、效率高。输出既可以向负载灌电流,也可以从负载抽取电流。

2、开漏电路(Open-Drain)

开漏的“漏”指的是场效应管的漏级D,而场效应管的漏级D可以比拟三极管的集电极C来理解,所以不妨先了解什么是开集。

开集,即集电极C一端什么都不接,直接作为输出端口,如下图:

关于推挽输出和开漏输出的理解_第8张图片

如果要用这种电路带一个负载,比如一个LED,必须接一个上拉电阻,如下图:

关于推挽输出和开漏输出的理解_第9张图片

当Vin没有电流,Q5断开时,LED亮;当Vin流入电流,Q5导通时,LED灭。

把上图中的三极管换成 场效应管(MOSFET),即可得到开漏电路。也就是说,开漏电路是指以 MOSFET 的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻,通过外接电阻的阻值来决定输出为1时对应多少V的电压,比如可以接一个电阻到3.3V,也可以接一个电阻到5V,这样,在输出1的时候,就可以是3.3V电压,也可以是5V电压。N型场效应管如下图:

关于推挽输出和开漏输出的理解_第10张图片

场效应管的输入阻抗非常大,是电压控制型元器件,只要对栅极施加电压,DS就会导通,并且没有电流从控制电路流入或者流出,这意味着不会烧坏电路。而三极管作为电流型元器件则不具备这一特点,这应该是很多场合选择使用场效应管而不用三极管的原因之一吧。

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