集電極開(kāi)路輸出的原理

1、集電極開(kāi)路輸生的原理電壓比較器LM393沒(méi)有高電平輸出,作者ruoye0228日期2009-3-173:12:00電壓比較器LM393沒(méi)有高電平輸出，像LM393 LM339I?電壓比較器，是集電極開(kāi)路輸出的，所以必須加上拉電 阻，才能輸出高電平。立：工段 2宕牝占三？黑網(wǎng),SA 工小A:我們先來(lái)說(shuō)說(shuō)集電極開(kāi)路輸出的結(jié)構(gòu)。集電極開(kāi)路輸出的結(jié)構(gòu)如圖1所示，右邊的那個(gè)三極管集電極什么都不接，所以叫做集電極開(kāi)路（左邊的三極管為反相 之用，使輸入為“ 0”時(shí)，輸出也為“ 0” ）0對(duì)于圖1,當(dāng)左端的輸入為“0”時(shí)， 前面的三極管截止（即集電極C跟發(fā)射極E之間相當(dāng)于斷開(kāi)），所以5V電源通過(guò)1K 電阻加到

2、右邊的三極管上，右邊的三極管導(dǎo)通（即相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合）;當(dāng)左端的 輸入為“1”時(shí)，前面的三極管導(dǎo)通，而后面的三極管截止 （相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）。我們將圖1簡(jiǎn)化成圖2的樣子。圖2中的開(kāi)關(guān)受軟件控制，“ 1”時(shí)斷開(kāi)， “0”時(shí)閉合。很明顯可以看出，當(dāng)開(kāi)關(guān)閉合時(shí)，輸出直接接地，所以輸出電平為 00而當(dāng)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)時(shí)，則輸出端懸空了，即高阻態(tài)。這時(shí)電平狀態(tài)未知，如果后面 一個(gè)電阻負(fù)載（即使很輕的負(fù)載）到地，那么輸出端的電平就被這個(gè)負(fù)載拉到低電平 了，所以這個(gè)電路是不能輸出高電平的。再看圖三。圖三中那個(gè)1K的電阻即是上拉電阻。如果開(kāi)關(guān)閉合，則有電流從1K電阻及開(kāi)關(guān)上流過(guò)，但由于開(kāi)關(guān)閉和時(shí)電阻為0（方便我們的討

3、論，實(shí)際情況中開(kāi)關(guān)電阻不為0,另外對(duì)于三極管還存在飽和壓降），所以在開(kāi)關(guān)上的電壓為0,即 輸出電平為00如果開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，則由于開(kāi)關(guān)電阻為無(wú)窮大 （同上，不考慮實(shí)際中的 漏電流），所以流過(guò)的電流為0,因此在1K電阻上的壓降也為0,所以輸出端的電 壓就是5V了，這樣就能輸出高電平了。但是這個(gè)輸出的內(nèi)阻是比較大的（即1KQ）,如果接一個(gè)電阻為R的負(fù)載，通過(guò)分壓計(jì)算，就可以算得最后的輸出電壓 為5*R/（R+1000）伏，即5/（1+1000/R）伏。所以，如果要達(dá)到一定的電壓的話，R就不能太小。如果R真的太小，而導(dǎo)致輸出電壓不夠的話，那我們只有通過(guò)減小那 個(gè)1K的上拉電阻來(lái)增加驅(qū)動(dòng)能力。但是，上拉電阻

4、又不能取得太小，因?yàn)楫?dāng)開(kāi)關(guān) 閉合時(shí)，將產(chǎn)生電流，由于開(kāi)關(guān)能流過(guò)的電流是有限的，因此限制了上拉電阻的取 值，另外還需要考慮到，當(dāng)輸出低電平時(shí)，負(fù)載可能還會(huì)給提供一部分電流從開(kāi)關(guān) 流過(guò)，因此要綜合這些電流考慮來(lái)選擇合適的上拉電阻。如果我們將一個(gè)讀數(shù)據(jù)用的輸入端接在輸出端，這樣就是一個(gè)IO 口了 （51的IO 口就是這樣的結(jié)構(gòu)，其中P0口內(nèi)部不帶上拉，而其它三個(gè)口帶內(nèi)部上拉），當(dāng) 我們要使用輸入功能時(shí)，只要將輸出口設(shè)置為1即可，這樣就相當(dāng)于那個(gè)開(kāi)關(guān)斷開(kāi)，而對(duì)于P0 口來(lái)說(shuō)，就是高阻態(tài)了。對(duì)于漏極開(kāi)路（OD）輸出，跟集電極開(kāi)路輸出是十分類似的。將上面的三極管換 成場(chǎng)效應(yīng)管即可。這樣集電極就變成了漏極，

5、 OCB變成了 OD原理分析是一樣 的。另一種輸出結(jié)構(gòu)是推挽輸出。推挽輸出的結(jié)構(gòu)就是把上面的上拉電阻也換成一 個(gè)開(kāi)關(guān)，當(dāng)要輸出高電平時(shí)，上面的開(kāi)關(guān)通，下面的開(kāi)關(guān)斷；而要輸出低電平時(shí)， 則剛好相反。比起OC或者O睞說(shuō)，這樣的推挽結(jié)構(gòu)高、低電平驅(qū)動(dòng)能力都很強(qiáng) 如果兩個(gè)輸出不同電平的輸出口接在一起的話，就會(huì)產(chǎn)生很大的電流，有可能將輸出口燒壞。而上面說(shuō)的OC OD輸出則不會(huì)有這樣的情況，因?yàn)樯侠娮杼峁┑碾?流比較小。如果是推挽輸出的要設(shè)置為高阻態(tài)時(shí)，則兩個(gè)開(kāi)關(guān)必須同時(shí)斷開(kāi)（或者在輸出口上使用一個(gè)傳輸門(mén)），這樣可作為輸入狀態(tài)，AV如片機(jī)白一些IO 口就是 這種結(jié)構(gòu)。上拉電阻一般是一端接電源，一端接芯片

6、管腳的電路中的電阻，下拉電阻一般 是指一端接芯片管腳一端接地的電阻。-a ： ：.3 if如下圖的兩個(gè)Bias Resaitor電阻就是上拉電阻和下拉電阻。圖中，上部的一個(gè)Bias Resaitor 電阻因?yàn)槭墙拥?，因而叫做下拉電阻，意思是將電路?jié)點(diǎn)A的電平向低方向（地）拉；同樣，圖中，下部的一個(gè)Bias Resaitor電阻因?yàn)槭请娫矗ㄕ?，因而叫做上拉電阻，意思是將電路?jié)點(diǎn) A的電平向高方向（電源正）拉。當(dāng) 然，許多電路中上拉下拉電阻中間的那個(gè) 12k電阻是沒(méi)有的或者看不到的。我找來(lái) 這個(gè)圖是RS,485/RS,422總線上的，可以一下子認(rèn)識(shí)上拉下拉的意思。但許多電路 只有一個(gè)上拉或下拉電

7、阻，而且實(shí)際中，還是上拉電阻的為多。上拉、下拉電阻的主要作用是在電路驅(qū)動(dòng)器關(guān)閉時(shí)給線路（節(jié)點(diǎn)）以一個(gè)固定的 電平。1、在RS,485總線中，它們的主要作用就是在線路所有驅(qū)動(dòng)器都釋放總線 時(shí)讓所有節(jié)點(diǎn)的A,B端電壓在200mM 200mVZ上（不考慮極性）。不然，如果接收器輸入端A和B間的電平低于？200mV（色對(duì)值小于200mV）接收器輸出的邏輯電平 將被當(dāng)作所傳輸數(shù)據(jù)的末位而被接收起來(lái)，這樣顯然是極容易產(chǎn)生通訊錯(cuò)誤的。2、最容易見(jiàn)到的上拉電阻應(yīng)當(dāng)是 NE555電品7腳作為輸出用的時(shí)候。實(shí)際 上，它和一個(gè)三極管的C極或MO第的D極有一個(gè)電阻接到電源，上是一樣道理 的。它的作用就是：當(dāng)管子（晶體

8、管或MO第）輸入關(guān)斷電平時(shí)，C極或D極有一個(gè) 高電平（空載時(shí)約等于電源電壓）；當(dāng)管子（晶體管或MOST）輸入導(dǎo)通電平時(shí)，C極 或D極將與電源地（,）接通，因而有一個(gè)低電平。理想的應(yīng)為 0V,但因?yàn)楣茏佑袑?dǎo) 通電阻，因而有一定的電壓，不同的管子可能不一樣，相同的管子也可能因參數(shù)差 異而小有差別，即便是真正的金屬接觸的電源開(kāi)關(guān)，也是有接觸電阻/導(dǎo)通壓降（雖然不同電流下壓降不同）的；僅僅就導(dǎo)通而言，對(duì)于不同系列的集成電路來(lái)說(shuō)，因?yàn)?應(yīng)用對(duì)象不同，導(dǎo)通后的輸出電壓有不同的規(guī)定，典型是TTL電平和CMO胞平的不同。這方面超過(guò)了本問(wèn)題的內(nèi)容，將日志里另外 處理。3建議：自己實(shí)驗(yàn)或用仿真軟件看看。電壓比較器

9、可以看作是放大倍數(shù)接近“無(wú)窮大”的運(yùn)算放大器。電壓比較器的功能：比較兩個(gè)電壓的大?。ㄓ幂敵鲭妷旱母呋虻碗娖剑硎緝蓚€(gè) 輸入電壓的大小關(guān)系）:當(dāng)“，”輸入端電壓高于“，”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為高電平;當(dāng)“，”輸入端電壓低于“，”輸入端時(shí)，電壓比較器輸出為低電平;電壓比較器的作用：它可用作模擬電路和數(shù)字電路的接口，還可以用作波形產(chǎn) 生和變換電路等。利用簡(jiǎn)單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。簡(jiǎn)單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此我們就要對(duì) 它進(jìn)行改進(jìn)。改進(jìn)后的電壓比較器有：滯回比較器和窗口比較器。運(yùn)放，是通過(guò)反饋回路和輸入回路的確定“運(yùn)算參數(shù)”，比如放大倍數(shù)，反饋

10、 量可以是輸出的電流或電壓的部分或全部。而比較器則不需要反饋，直接比較兩個(gè)輸入端的量，如果同相輸入大于反相，則輸出高電平，否則輸出低電平。電壓比較 器輸入是線性量，而輸出是開(kāi)關(guān)（高低電平）量。一般應(yīng)用中，有時(shí)也可以用線性運(yùn) 算放大器，在不加負(fù)反饋的情況下，構(gòu)成電壓比較器來(lái)使用?？捎米麟妷罕容^器的芯片：所有的運(yùn)算放大器。常見(jiàn)的有 LM324 LM358 uA741 TL081234 OP07OP27這些都可以做成電壓比較器（不加負(fù)反饋）。LM339 LM39犯專業(yè)的電壓 比較器，切換速度快，延遲時(shí)間小，可用在專門(mén)的電壓比較場(chǎng)合，其實(shí)它們也是一 種運(yùn)算放大器。比較器和運(yùn)放雖然在電路圖上符號(hào)相同，但

11、這兩種器件確有非常大的區(qū)別，一般不可以互換，區(qū)別如下：1、比較器的翻轉(zhuǎn)速度快，大約在 ns數(shù)量級(jí)，而運(yùn)放翻轉(zhuǎn)速度一般為 us數(shù)量 級(jí)（特殊的高速運(yùn)放除外）。注：比較器ns數(shù)量級(jí)是針對(duì)大信號(hào)情況下的速度，一般在幾個(gè) us以內(nèi)。2、運(yùn)放可以接入負(fù)反饋電路，而比較器則不能使用負(fù)反饋，雖然比較器也有 同相和反相兩個(gè)輸入端，但因?yàn)槠鋬?nèi)部沒(méi)有相位補(bǔ)償電路，所以，如果接入負(fù)反 饋，電路不能穩(wěn)定工作。內(nèi)部無(wú)相位補(bǔ)償電路，這也是比較器比運(yùn)放速度快很多的 主要原因。3、運(yùn)放輸出級(jí)一般采用推挽電路，雙極性輸出。而多數(shù)比較器輸出級(jí)為集電 極開(kāi)路結(jié)構(gòu)，所以需要上拉電阻，單極性輸出，容易和數(shù)字電路連接。.最主要的區(qū)別是輸出結(jié)構(gòu)。比較器往往是集電極開(kāi)路輸出，這樣可以多個(gè)比 較器的輸出并聯(lián)，構(gòu)成與門(mén)，這叫“線與”。而運(yùn)放通常是推挽輸出，輸出端不能 并聯(lián)。.比較器的輸出要加上拉電阻，運(yùn)放的輸