單片機IO口推挽、開漏輸出、準雙向IO詳解

ID:117358 · 發表于 2016-5-1 05:41

在學單片機和選用邏輯器件的時候我們常別人說這款芯片是推挽輸出驅動能力強，這個引腳是開漏輸出需要加上拉電阻。是不是有時候感覺一頭霧水？今天就詳解一下推挽和開漏，以后你買芯片的時候就可以和別人大聲理論了。

1. 什么是推挽輸出
推挽輸出既可以輸出低電平，也可以輸出高電平，可以直接驅動功耗不大的數字器件。

2. 推挽輸出電路的結構

推挽電路是由兩個三極管或MOSFET，以推挽方式存在于電路中，電路工作時，兩只對稱的開關管每次只有一個導通，所以導通損耗小、效率高、既提高電路的負載能力，又提高開關速度。其示意結構如下圖所示：

當內部輸出1電平時，上邊的MOS管導通同時下邊的MOS管截至，IO口輸出高電平；
當內部輸出0電平時，上邊的MOS管截至同時下邊的MOS管導通，IO口輸出低電平；

3. 什么是開漏輸出
開漏輸出只能輸出低電平，如果要輸出高電平必須通過上拉電阻才能實現。就類似于三極管的集電極輸出。
4. 開漏輸出電路的結構

如上圖：

內部輸出1時MOS管截止，輸出與地斷開，這時候IO口其實是沒有驅動能力的，需要外部連接上拉電阻才能輸出高電平，才能驅動數字器件；
內部輸出0時MOS管導通，輸出低電平，所以開漏能輸出低電平；

5. 準雙向IO
在學51單片機的時候老師告訴我們，51單片機的IO口是準雙向的，什么是準雙向的？示意如下：

其結構類似于開漏輸出，只不過是把上拉電阻集成到了單片機內部。
6. IO口如何應用
對于推挽輸出的IO口可以直接輸出高低電平驅動功耗較小的數字器件，但對于開漏輸出的話必須要在外部接上拉電阻才行。比如說LPC11C14單片機的片上I2C資源就是開漏輸出的，如果要使用這兩個引腳做輸出就必須加上拉電阻，如下圖所示：

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單片機IO口推挽、開漏輸出、準雙向IO詳解