推挽输出和开漏输出详解
详细解说开漏输出和推挽输出
详细解说开漏输出和推挽输出1,开漏输出(Open-Drain)首先讲一下集电极开路输出(Open-Collector)，单片机I/O常用的输出方式的开漏输出（Open-Drain），漏极开路电路概念中提到的“漏”是指MOSFET的漏极。
同理，集电极开路电路中的“集”就是指三极管的集电极。
在数字电路中，分别简称OD门和OC门。
典型的集电极开路电路如图所示。
电路中右侧的三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路，左侧的三极管用于反相作用，即左侧输入“0”时左侧三极管截止，VCC通过电阻加到右侧三极管基极，右侧三极管导通，右侧输出端连接到地，输出“0”。
从图中电路可以看出集电极开路是无法输出高电平的，如果要想输出高电平可以在输出端加上上拉电阻。
因此集电极开路输出可以用做电平转换，通过上拉电阻上拉至不同的电压，来实现不同的电平转换。
用做驱动器，由于OC门电路的输出管的集电极悬空，使用时需外接一个上拉电阻Rp到电源VCC。
OC门使用上拉电阻以输出高电平，此外为了加大输出引脚的驱动能力，上拉电阻阻值的选择原则：从降低功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；从确保足够的驱动电流考虑应当足够小。
将OC门输出连在一起时，再通过一个电阻接外电源，可以实现“线与”逻辑关系。
只要电阻的阻值和外电源电压的数值选择得当，就能做到既保证输出的高、低电平符合要求，而且输出三极管的负载电流又不至于过大。
集电极开路输出除了可以实现多门的线与逻辑关系外，通过使用大功率的三极管还可用于直接驱动较大电流的负载，如继电器、脉冲变压器、指示灯等。
由于现在MOS管用普遍，而且性能要比晶体管要好，所以很多开漏输出电路，和后面要讲的推挽输出电路都用MOS管实现。
再来就是开漏输出电路，和集电极开路一样，顾名思义，开漏电路就是指从MOSFET的漏极输出的电路。
典型的用法是在漏极外部的电路添加上拉电阻到电源如图所示。
完整的开漏电路应由开漏器件和开漏上拉电阻组成。
单片机IO口推挽输出与开漏输出的区别(转)
c单片机I/O口推挽输出与开漏输出的区别（转）推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.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。
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。
推挽输出、开漏输出、OC、OD、线或、线与、竞争、冒险、毛刺【基本概念，常看看】-淡泊...
推挽输出、开漏输出、OC、OD、线或、线与、竞争、冒险、毛刺【基本概念，常看看】-淡泊...推挽输出、开漏输出、OC、OD、线或、线与、竞争、冒险、毛刺推挽输出与开漏输出的区别推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现“线与”需要用OC(open collector)门电路.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。
/////////////////////////////////////////////////////////////////// //开漏电路特点及应用在电路设计时我们常常遇到开漏（open drain）和开集（open collector）的概念。
所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。
同理，开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。
开漏电路就是指以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。
完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。
如图1所示：图1组成开漏形式的电路有以下几个特点：1. 利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动（或驱动比芯片电源电压高的负载）。
当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。
IC内部仅需很下的栅极驱动电流。
如图1。
2. 可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。
形成“与逻辑” 关系。
如图1，当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为0了。
推挽式输出和漏极式输出
单片机学习之推挽输出与漏极开路输出方式push- pull输出就是一般所说的推挽输出，在cmos电路里面应该较cmos输出更合适，因为在cmos里面的push－pull输出能力不可能做得双极那么大。
输出能力看ic内部输出极n管p管的面积。
和开漏输出相比，push－pull的高低电平由ic的电源低定，不能简单的做逻辑操作等。
push－pull是现在cmos电路里面用得最多的输出级设计方式。
一.什么是oc、od集电极开路门(集电极开路oc 或源极开路od)open-drain是漏极开路输出的意思，相当于集电极开路(open-collector)输出，即ttl中的集电极开路（oc）输出。
一般用于线或、线与，也有的用于电流驱动。
open-drain是对mos管而言，open-collector是对双极型管而言，在用法上没啥区别。
开漏形式的电路有以下几个特点：1.利用外部电路的驱动能力，减少ic内部的驱动。
或驱动比芯片电源电压高的负载.2. 可以将多个开漏输出的pin，连接到一条线上。
通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。
这也是i2c，smbus等总线判断总线占用状态的原理。
如果作为图腾输出必须接上拉电阻。
接容性负载时，下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快；上升延是无源的外接电阻，速度慢。
如果要求速度高电阻选择要小，功耗会大。
所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。
3.可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。
例如加上上拉电阻就可以提供ttl/cmos电平输出等。
4.开漏pin不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平。
一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的。
5.正常的cmos输出级是上、下两个管子，把上面的管子去掉就是open-drain了。
这种输出的主要目的有两个：电平转换和线与。
6.由于漏级开路，所以后级电路必须接一上拉电阻，上拉电阻的电源电压就可以决定输出电平。
漏极开路输出和推挽输出
漏极开路输出和推挽输出一、漏极开路（OD）输出：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。
对于漏极开路（OD）来说，输出端相当于三极管的集电极。
要得到高电平状态需要上拉电阻才行。
适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20ma以内）。
要实现线与需要用OC（open collector）门电路。
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。
在电路设计时我们常常遇到开漏（open drain）和开集（open collector）的概念。
所谓开漏电路概念中提到的漏就是指MOSFET的漏极。
同理，开集电路中的集就是指三极管的集电极。
开漏电路就是指以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。
完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。
如图1所示：组成开漏形式的电路有以下几个特点：1. 利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动（或驱动比芯片电源电压高的负载）。
当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。
IC内部仅需很下的栅极驱动电流。
如图1。
2. 可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。
形成与逻辑关系。
如图1，当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为0了。
这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。
如果作为输出必须接上拉电阻。
接容性负载时，下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快；上升延是无源的外接电阻，速度慢。
如果要求速度高电阻选择要小，功耗会大。
所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。
强推挽输出和开漏输出
推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).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。
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。
什么是开漏输出、推挽输出、开集输出、OC、OD、线或线与逻辑
7.线与功能主要用于有多个电路对同一信号进行拉低操作的场合，如果本电路不想拉低，就输出高电平，因为OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉，高电平是靠外接的上拉电阻实现的。（而正常的CMOS输出级，如果出现一个输出为高另外一个为低
时，等于电源短路。）
8.OPEN-DRAIN提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。
要实现 线与需要用OC(open collector)门电路.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。
所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。同理，开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。开漏电路就是指以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。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。如图1所示：
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
at91rm9200 GPIO 模拟I2C接口时注意！！
一.什么是OC、OD
集电极开路门(集电极开路 OC 或源极开路OD)
开漏输出与推挽输出的比较
开漏输出与推挽输出的比较开漏输出：OC门的输出就是开漏输出；OD门的输出也是开漏输出。
TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。
它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出电流。
所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。
OC门开漏输出和OD门开漏输出都是为了同一个目的，都是为了实现逻辑器件的线与逻辑，当然选用不同的外接电阻也可以实现外围驱动能力的增加。
当你应用此电路的时候，要注意应用时要加上拉电阻接电源，这样才能保证逻辑的正确，在电阻上要根据逻辑器件的扇入扇出系数来确定，但一般mos电路带载同样的mos电路能力比较强，所以电阻通常可以选择2.2k，4.9k这样一些常用的。
推挽输出与开漏输出的区别推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现 线与 需要用OC(open collector)门电路.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。
所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。
同理，开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。
开漏电路就是指以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。
完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。
如图1所示：组成开漏形式的电路有以下几个特点：1. 利用 外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。
当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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岀。
但是在配置
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：
Push-Pull
推挽输出
Open-Drain
开漏输出
有，也许没有另外一个状态：高阻抗( high impedance )状态。
除非 Push-pull 需要支 持额外的高阻抗状态，否则不需要额外的上拉 电阻。
图表?1 Push-Pull 对比 Open-Drain
输岀的器件是指输岀脚内部集成有一对互补的
MOSFET ，当Q1导通、Q2截止时输出高电
平；而当Q1截止导通、Q2导通时输岀低电 平
Push-pull 输出，实际上内部是用了两个晶体
管(transistor )，此处分别称为
transistor 和 bottom transistor
top。
通过开关
对应的晶体管，输岀对应的电平。
transistor 打开(bottom transistor
闭)，输出为高电平； bottom transistor top
关
开漏电路就是指以 MOSFET 的漏极为输出的电路。
指内部输出和地之间有个 N 沟道
的MOSFET (Q1 )，这些器件可以用于电平转换的应用。
输出电压由
Vcc'决定。
Vcc'可以大于输入高电平电压 VCC (up — translate )也可以低于输入高电平电压
VCC (down — translate )。
开(top transistor 关闭)，输出低电平。
Open-drain 输出，则是比 push-pull 少了个 top transistor ，只有那个 bottom
transistor 。
(就像 push-pull 中的那样) 平。
此处没法输岀高电平，想要输岀高电平， 当 bottom transistor 关闭，则输出为高电
Push-pull 即能够漏电流(sink current )， 又可
以集电流(source current )。
其也许
resistor )。
Open-drain
只能够漏电流( current )，则需要加一个上拉电阻。
pull-up sink current )，如果想要集电流(source
必须外部再接一个上拉电阻(
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 )
常见的GPIO 的模式可以配置为 open-drain 或push-pull ，具体实现上，常为通过配置对应的寄存器的某些位来配置为
open-drain
或是push-pull 。
当我们通过 CPU 去设置那些GPIO 的配置寄存器的某位(bit )的时候，其 GPIO 硬件IC 内部的实现是，会去打开 或关闭对应的top
transistor。
相应地，如果设置为了 open-d 模式的话，是需要上拉电阻才能实现，也能够输出高电平的。
因此，
如果硬件内部(internal )本身包含了对应的上拉电阻的话，此时会去关闭或打开对应的上拉电阻。
如果 GPIO 硬件IC 内部没有对应
的上拉电阻的话，那么你的硬件电路中，必须自己提供对应的外部(
external )的上拉电阻。
而 push-pull 输出的优势是速度快，因
为线路(line )是以两种方式驱动的。
而带了上拉电阻的线路，即使以最快的速度去提升电压，最快也要一个常量的 R XC 的时间。
其
中R 是电阻，C 是寄生电容(parasitic capacitance )，包括了 pin 脚的电容和板子的电容。
但是， push-pull 相对的缺点是往往需 要消耗更多的电流，即功耗相对大。
而 open-drain
所消耗的电流相对较小，由电阻 R 所限制，而R 不能太小，因为当输出为低电平
的时候，需要 sink 更低的 transistor ，这意味着更高的功耗。
(此段原文： because the lower transistor has to sink that current when the output is
low; that means higher power consumption. ) 而 open-drain 的好处之一是，允许你 cshort () 多个
open-drain
的电路，公用一个上拉电阻，此种做法称为
wired-OR 连接，此时可以通过拉低任何一个
10的pin 脚使得输出为低电 平。
为了输岀高电平，则所有的都输岀高电平。
此种逻辑，就是“线与”的功能，可以不需要额外的门( gate )电路来实现此部分逻
辑。
图表?4 open-drain “线与”功能
V [
X 原
Q1
理
图
RESET
二
Q2
F
图表?2 push-pull 原理图
图表?3 open-drain 原理图
（1）
对于各种电压节点间的电平转换非常有用，可以用于各种电压节点的
Up-translate 和
down — translate 转换
（2）可以将多个开漏输岀的 Pin 脚，连接到一条线上，形成 与逻辑”关系，即 线与”
功能，任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为
0 了。
这也是I2C ，SMBus 等总线判断
总线占用状态的原理。
（3）利用外部电路的驱动能力，减少 IC 内部的驱动。
当IC 内部MOSFET 导通时，驱动电流是从外部的
VCC 流经R pull-up ，MOSFET 至U
GND o IC 内部仅需很下的栅极驱动电流。
（4）可以利用改变上拉电源的电压，改变 传输电平：
图表?5 open-drain 输出电平的原理
F ；
pull-^up
优
占
八（1）可以吸电流，也可以贯电流；（2）和开 漏输出相比，push -pull 的高低电平由IC 的 电源低定，不能简单的做逻辑操作等。
的逻辑电平由电源 Vcc1决定，而输出高电平则由 Vcc2决定。
这样我们就可以用低电
平逻辑控制输岀高电平逻辑了。
开漏Pin 不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平。
当输出电平为低时， N 沟道三 极管是导通的，这样在 Vcc'和GND 之间有一个持续的电流流过上拉电阻
R 和三极管
缺一条总线上只能有一个 push-pull 输出的器
Q1。
这会影响整个系统的功耗。
采用较大值的上拉电阻可以减小电流。
但是，但是大 点件； 的阻值会使输出信号的上升时间变慢。
即上拉电阻 R pull-up 的阻值 决定了逻辑电平
转换的沿的速度。
阻值越大，速度越低功耗越小。
反之亦然。
在CMOS 电路里面应该叫CMOS 输出更合 适，因为在CMOS 里面的push — pull 输出能 特力不可能做得双极那么大。
输出能力看
IC 内
点 部输出极N 管P 管的面积。
push — pull 是现
在CMOS 电路里面用得最多的输出级设计方 式。
【 open-drain 和 push-pull 的总结】
Required tai put
le^l 日芒口ends on V l .
IC
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。