集電極開路輸出的原理

1、集電極開路輸生的原理電壓比較器LM393沒有高電平輸出,作者ruoye0228日期2009-3-173:12:00電壓比較器LM393沒有高電平輸出，像LM393 LM339I?電壓比較器，是集電極開路輸出的，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:我們先來說說集電極開路輸出的結(jié)構(gòu)。集電極開路輸出的結(jié)構(gòu)如圖1所示，右邊的那個三極管集電極什么都不接，所以叫做集電極開路（左邊的三極管為反相 之用，使輸入為“ 0”時，輸出也為“ 0” ）0對于圖1,當(dāng)左端的輸入為“0”時， 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），所以5V電源通過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)于一個開關(guān)閉合）;當(dāng)左端的 輸入為“1”時，前面的三極管導(dǎo)通，而后面的三極管截止 （相當(dāng)于開關(guān)斷開）。我們將圖1簡化成圖2的樣子。圖2中的開關(guān)受軟件控制，“ 1”時斷開， “0”時閉合。很明顯可以看出，當(dāng)開關(guān)閉合時，輸出直接接地，所以輸出電平為 00而當(dāng)開關(guān)斷開時，則輸出端懸空了，即高阻態(tài)。這時電平狀態(tài)未知，如果后面 一個電阻負(fù)載（即使很輕的負(fù)載）到地，那么輸出端的電平就被這個負(fù)載拉到低電平 了，所以這個電路是不能輸出高電平的。再看圖三。圖三中那個1K的電阻即是上拉電阻。如果開關(guān)閉合，則有電流從1K電阻及開關(guān)上流過，但由于開關(guān)閉和時電阻為0（方便我們的討

3、論，實際情況中開關(guān)電阻不為0,另外對于三極管還存在飽和壓降），所以在開關(guān)上的電壓為0,即 輸出電平為00如果開關(guān)斷開，則由于開關(guān)電阻為無窮大 （同上，不考慮實際中的 漏電流），所以流過的電流為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。但是這個輸出的內(nèi)阻是比較大的（即1KQ）,如果接一個電阻為R的負(fù)載，通過分壓計算，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，那我們只有通過減小那 個1K的上拉電阻來增加驅(qū)動能力。但是，上拉電阻

4、又不能取得太小，因為當(dāng)開關(guān) 閉合時，將產(chǎn)生電流，由于開關(guān)能流過的電流是有限的，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，負(fù)載可能還會給提供一部分電流從開關(guān) 流過，因此要綜合這些電流考慮來選擇合適的上拉電阻。如果我們將一個讀數(shù)據(jù)用的輸入端接在輸出端，這樣就是一個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，而其它三個口帶內(nèi)部上拉），當(dāng) 我們要使用輸入功能時，只要將輸出口設(shè)置為1即可，這樣就相當(dāng)于那個開關(guān)斷開，而對于P0 口來說，就是高阻態(tài)了。對于漏極開路（OD）輸出，跟集電極開路輸出是十分類似的。將上面的三極管換 成場效應(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 個開關(guān)，當(dāng)要輸出高電平時，上面的開關(guān)通，下面的開關(guān)斷；而要輸出低電平時， 則剛好相反。比起OC或者O睞說，這樣的推挽結(jié)構(gòu)高、低電平驅(qū)動能力都很強(qiáng) 如果兩個輸出不同電平的輸出口接在一起的話，就會產(chǎn)生很大的電流，有可能將輸出口燒壞。而上面說的OC OD輸出則不會有這樣的情況，因為上拉電阻提供的電 流比較小。如果是推挽輸出的要設(shè)置為高阻態(tài)時，則兩個開關(guān)必須同時斷開（或者在輸出口上使用一個傳輸門），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Bias Resaitor電阻就是上拉電阻和下拉電阻。圖中，上部的一個Bias Resaitor 電阻因為是接地，因而叫做下拉電阻，意思是將電路節(jié)點A的電平向低方向（地）拉；同樣，圖中，下部的一個Bias Resaitor電阻因為是電源（正），因而叫做上拉電阻，意思是將電路節(jié)點 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 12k電阻是沒有的或者看不到的。我找來 這個圖是RS,485/RS,422總線上的，可以一下子認(rèn)識上拉下拉的意思。但許多電路 只有一個上拉或下拉電

7、阻，而且實際中，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)動器關(guān)閉時給線路（節(jié)點）以一個固定的 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)動器都釋放總線 時讓所有節(jié)點的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，這樣顯然是極容易產(chǎn)生通訊錯誤的。2、最容易見到的上拉電阻應(yīng)當(dāng)是 NE555電品7腳作為輸出用的時候。實際 上，它和一個三極管的C極或MO第的D極有一個電阻接到電源，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，C極或D極有一個 高電平（空載時約等于電源電壓）；當(dāng)管子（晶體管或MOST）輸入導(dǎo)通電平時，C極 或D極將與電源地（,）接通，因而有一個低電平。理想的應(yīng)為 0V,但因為管子有導(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，對于不同系列的集成電路來說，因為 應(yīng)用對象不同，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。這方面超過了本問題的內(nèi)容，將日志里另外 處理。3建議：自己實驗或用仿真軟件看看。電壓比較器

9、可以看作是放大倍數(shù)接近“無窮大”的運算放大器。電壓比較器的功能：比較兩個電壓的大?。ㄓ幂敵鲭妷旱母呋虻碗娖?，表示兩個 輸入電壓的大小關(guān)系）:當(dāng)“，”輸入端電壓高于“，”輸入端時，電壓比較器輸出為高電平;當(dāng)“，”輸入端電壓低于“，”輸入端時，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。利用簡單電壓比較器可將正弦波變?yōu)橥l率的方波或矩形波。簡單的電壓比較器結(jié)構(gòu)簡單，靈敏度高，但是抗干擾能力差，因此我們就要對 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。運放，是通過反饋回路和輸入回路的確定“運算參數(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，而輸出是開關(guān)（高低電平）量。一般應(yīng)用中，有時也可以用線性運 算放大器，在不加負(fù)反饋的情況下，構(gòu)成電壓比較器來使用?？捎米麟妷罕容^器的芯片：所有的運算放大器。常見的有 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，延遲時間小，可用在專門的電壓比較場合，其實它們也是一 種運算放大器。比較器和運放雖然在電路圖上符號相同，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，而運放翻轉(zhuǎn)速度一般為 us數(shù)量 級（特殊的高速運放除外）。注：比較器ns數(shù)量級是針對大信號情況下的速度，一般在幾個 us以內(nèi)。2、運放可以接入負(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 同相和反相兩個輸入端，但因為其內(nèi)部沒有相位補(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)部無相位補(bǔ)償電路，這也是比較器比運放速度快很多的 主要原因。3、運放輸出級一般采用推挽電路，雙極性輸出。而多數(shù)比較器輸出級為集電 極開路結(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路輸出，這樣可以多個比 較器的輸出并聯(lián)，構(gòu)成與門，這叫“線與”。而運放通常是推挽輸出，輸出端不能 并聯(lián)。.比較器的輸出要加上拉電阻，運放的輸