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整理】open-drain, push-pull,MOSFET, MOS管,三极管等基础知识
版本:v20110804
作者:crifan
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【open-drain与push-pull】
GPIO的功能,简单说就是可以根据自己的需要去配置为输入或输出。但是在配置GPIO管脚的时候,常会见到两种模式:开漏(open-drain,漏极开路)和推挽(push-pull)。
对此两种模式,有何区别和联系,下面整理了一些资料,来详细解释一下:
图表 1 Push-Pull对比Open-Drain
【open-drain和push-pull的总结】
对于GPIO的模式的设置,在不考虑是否需要额外的上拉电阻的情况下,是设置为open-drain还是push-pull,说到底,还是个权衡的问题:
如果你想要电平转换速度快的话,那么就选push-pull,但是缺点是功耗相对会大些。
如果你想要功耗低,且同时具有“线与”的功能,那么就用open-drain的模式。(同时注意GPIO硬件模块内部是否有上拉电阻,如果没有,需要硬件电路上添加额外的上拉电阻)
正所谓,转换速度与功耗,是鱼与熊掌,二则不可兼得焉。
【MOS管的分类】
图表 6 MOS管分类
MOS管 | JFET(结型场效应管) | ||
MOSFET(金属绝缘栅型场效应管) | N(Negative)沟道 | 增强型 | |
耗尽型 | |||
P(Positive)沟道 | 增强型 | ||
耗尽型 |
MOSFET是在JFET基础上发展起来的,两者结构上存在一些差异,但使用方法和特点基本类似。
【MOS管和三极管的比较】
图表 7 MOS管和三极管的比较
MOS管 | 三极管 | ||||
控制方式 | 电压控制器件 | 电流控制器件 | |||
输入阻抗 | 特别高 | 相对小 | |||
输出电阻 | 小 | 驱动能力强 | 相对大 | ||
截止频率 | 高 | 低 | |||
通过电流能力 | 强 | 功率大,要找一个小电流的MOS很不容易 | 弱 | ||
稳定性 | 好 | 可以工作在极高的频率下 | 相对不好 | ||
击穿电压 | 低 | 非常容易受静电影响,管脚不用的话一定要接地或者接电源。 | 高 | 有些管脚不用的话,把脚悬空都问题不大 | |
易用性 | 不好 | 用法要稍微复杂一点,比如P沟道的MOS管,需要负电压来控制,相对三极管中的PNP管,明显要复杂得多。 | 好 | 电子初学者中熟悉三极管用过三极管的要远远多于熟悉MOS管的,小功率塑封三极管比如9000系列,8050,8550之类的非常容易买到,而且价格便宜,在信号放大和简单开关方面都用得很多,也非常方便。 | |
总结 | 现在的集成电路多半使用MOS为基础 | ||||
【三极管,PNP,NPN】
P是positive阳极,N是negative阴极;
P极中空穴多显正极性,N极中电子多显负极性;
PNP和NPN就是三级管的叠放次序,P和N靠在一起会形成PN结,所以三极管中会有两个PN结,所以又称为双极结晶体管。
【场效应管与三极管】
场效应管和三极管的功能、作用一样,可以用于放大、振荡、开关电路。
N沟道场效应管和NPN三极管类似,工作条件是在栅极加正向极性控制电压,在漏极加正极性电源电压,改变栅极电压就可以改变漏极与源极之间的电流大小。
P沟道场效应管和PNP三极管类似,工作条件是在栅极加负极性控制电压,在漏极加负向极性电源电压,改变栅极电压就可以改变漏极与源极之间的电流大小。
目前应用比较广泛的是N沟道场效应管,就像三极管NPN型应用比较多一样。
【参考资料】
1. question: push-pull or open-drain mode
http://www.edaboard.com/thread97365.html
2. open-drain and push-pull
http://blog.21ic.com/user1/2873/archives/2008/49225.html
3. Open drain & push pull 原理(转)
http://blog.csdn.net/asdfasdfhhh/article/details/4289514
4. 谁能告诉我三极管,mos管和mosfwt到底怎么区分啊??
http://zhidao.baidu.com/question/102122419.html
5. MOSFET和三极管的主要区别
http://blog.ednchina.com/cym_anhui/99752/message.aspx
6. 场效应管和三极管的NPN, PNP是什么意思,他们在电路中有什么作用
http://zhidao.baidu.com/question/234717192.html?pt=dwso_1_pg
7. 教你通俗易懂的理解三极管
http://bbs.dianyuan.com/index.php?do=tech_info_show&cate_id=0&id=11970&page=2
8. 场效应管的工作条件,通俗易懂点!最好类比三极管NPN和PNP以及N沟道和P沟道的
http://zhidao.baidu.com/question/115497382.html?fr=qrl&cid=86&index=3
9. The difference in open-drain and push-pull
http://www.electro-tech-online.com/general-electronics-chat/5535-difference-open-drain-push-pull.html
10. Open drain and push-pull
http://www.motherboardpoint.com/open-drain-and-push-pull-t89968.html