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漏级开路 VS 推挽方式(转)

(2011/2/16 21:21)

漏级开路即高阻状态,适用于输入/输出,其可独立输入/输出低电平和高阻状态,若需要产生高电平,则需使用外部上拉电阻或使用如LCX245等电平转换芯片。有些朋友,尤其是未学过此方面知识的朋友,在实际工作中将I/O口设置为漏开,并想输出高电平,但向口线上写1后对方并未认出高电平,但用万用表测量引脚确有电压,这种认为是不对的,对于高阻状态来说,测量电压是无意义的,正确的方法应是外加上拉电阻,上拉电阻的阻值=上拉电压/芯片引脚最大灌(拉)电流。
推挽方式可完全独立产生高低电平,推挽方式为低阻,这样,才能保证口线上不分走电压或分走极小的电压(可忽略),保证输出与电源相同的高电平,推挽适用于输出而不适用于输入,因为若对推挽(低阻)加高电平后,I=U/R,I会很大,将造成口的烧毁。

对与C8051F的很多型号片子,将I/O口设置为推挽方式的做法为:PnMDOUT=0xff,Pn=0x00,这样设置I/O口为推挽,并输出低电平(可降低功耗) 将I/O口设置为漏开方式的做法为:PnMDOUT=0x00,Pn=0x11,这样设置I/O口为漏开。

如果学过三极管放大电路一定知道,前置单管放大器和功放末级放大电路的区别。单片机内部的逻辑经过内部的逻辑运算后需要输出到外面,外面的器件可能需要较大的电流才能推动,因此在单片机的输出端口必须有一个驱动电路。

    这种驱动电路有两种形式:

    其中的一种是采用一只N型三极管(npn或n沟道),以npn三极管为例,就是e接地,b接内部的逻辑运算,c引出,b受内部驱动可以控制三极管是否导通但如果三极管的c极一直悬空,尽管b极上发生高低变化,c极上也不会有高低变化,因此在这种条件下必须在外部提供一个电阻,电阻的一端接 c(引出脚)另一端接电源,这样当三极管的b有高电压是三极管导通,c电压为低,当b为低电压时三极管不通,c极在电阻的拉动下为高电压,这种驱动电路有个特点:低电压是三极管驱动的,高电压是电阻驱动的(上下不对称),三极管导通时的ec内阻很小,因此可以提供很大的电流,可以直接驱动led甚至继电器,但电阻的驱动是有限的,最大高电平输出电流=(vcc-Vh)/r;

    另一种是互补推挽输出,采用2只晶体管,一只在上一只在下,上面的一只是n型,下面为p型(以三极管为例),两只管子的连接为:npn(上)的c连vcc,pnp(下)的c接地,两只管子的ee,bb相连,其中ee作为输出(引出脚),bb接内部逻辑,这个电路通常用于功率放大点路的末级(音响),当bb接高电压时npn管导通输出高电压,由于三极管的ec电阻很小,因此输出的高电压有很强的驱动能力,当bb接低电压时npn 截至,pnp导通,由于三极管的ec电阻很小因此输出的低电压有很强的驱动能力,简单的例子,9013导通时ec电阻不到10欧,以 Vh=2.5v,vcc=5v计算,高电平输出电流最大=250MA,短路电流500ma,这个计算同时告诉我们采用推挽输出时一定要小心千万不要出现外部电路短路的可能,否则肯定烧毁芯片,特别是外部驱动三极管时别忘了在三极管的基极加限流电阻。推挽输出电路的形式很多,有些单片机上下都采用n型管,但内部逻辑提供互补输出,以上的说明仅仅为了说明推挽的原理,为了更深的理解可以参考功率放大电路。

载自:http://www.ourdev.cn/bbs/bbs_content.jsp?bbs_sn=3439508&bbs_page_no=1&search_mode=1&search_text=%CD%C6%CD%EC&bbs_id=2060

 

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由于此结构画出的电路图有点儿象印第安人的图腾柱,所以叫图腾柱式输出(也叫图腾式输出)。输出极采用一个上电阻接一个NPN型晶体管的集电极,这个管子的发射极接下面管子的集电极同时输出;下管的发射极接地。两管的基极分别接前级的控制。就是上下两个输出管,从直流角度看是串联,两管联接处为输出端。上管导通下管截止输出高电平,下管导通上管截止输出低电平,如果电路逻辑可以上下两管均截止则输出为高阻态。在开关电源中,类似的电路常称为“半桥”。

一种比较有意思的解释:
  图腾大多是出于部落中对生殖器官及其能力的崇拜,因为古时人类的寿命很短,生存困难,所以对能增加生存能力的生殖力很看重,说到男性身上就是这个人的那个能力很强,部落里的人就会很佩服他。图腾柱驱动在电路上也具备了同样的能力:向上向下的推动和下拉力量很强,速度很快,而且只要有电就不知疲倦

 

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另有不错的文章

http://blog.163.com/hang2008-vip/blog/static/89235819201002385018769/

1.不就是OUT高位时,上三极管导通,下三极管关断,Rgate接上Vdrv,MOS开通,

OUT低位时,反过来,Rgate接地,MOS关断。

2.

输出极采用一个上电阻接一个NPN型晶体管的集电极,这个管子的发射极接下面管子的集电极同时输出;下管的发射极接地.两管的基极分别接前级的控制.就是上下两个输出管,从直流角度看是串联,两管联接处为输出端.上管导通下管截止输出高电平,下管导通上管截止输出低电平,如果电路逻辑可以上下两管均截止则输出为高阻态.

其实也是用NPN和PNP管子的搭配使用,当上升沿的时候NPN工作打开,当下降沿的时候PNP工作关闭,依次循环。

3.

这个电路看似简单,其实用起来要考虑的还比较多,简单谈谈个人的看法,先声明一下,只是随手总结,可能有不对或不足之处,

1)首先要确定的是你需要多少的驱动能力?要驱动的负载(一般可认为是功率管)有多少?以 MOSFET为例,驱动其实就是对MOS的门级电容的充放电,这就要考虑你有几个MOS并联,门级电容有多大?MOS的Rg 有多大,加上驱动回路寄生电感等,其实就是一个LRC串联回路。

2)驱动能力用个简化的公式来算就是I=C*Du/Dt,MOS的门级电容先确定,再来考虑你准备要几V的门级电压,然后就是这个电压建立和消除的时间,也就牵涉到MOS的开通关断速度,这会直接影响到功率管的损耗及其它问题,如应力等。这几个想好了,所要的驱动电流也就出来了。

3)得到这个所要的驱动电流,再考虑上驱动回路的一堆寄生参数等,也就可以推出你图腾柱电路需提供多少驱动电流(注意这是个脉冲电流)。

4)这个时候再考虑的就是你PCB板layout的空间,位置,准备为这个电路花多少钱选器件,用MOS还是BJT,综合考虑,然后就想办法选器件吧,当然还要考虑IC的输出信号和你选的图腾柱器件(MOS或BJT)之间也是个回路,这会不会有问题?

5) 另外要考虑的是,这个图腾柱能不能彻底关掉,这就又要考虑N在上还是P在上,正开还是负开,比如选用PMOS做关断,关断时图腾柱输出会仍有一个等于 Vgs电压的电压加在你的负载MOS上,如果这个电压高于你的负载MOS门槛的话,----这就意味着你没关掉,虽然你前面关掉了。更痛苦的是,前面和后面的MOS门槛电压tolerance都会非常大,再考虑到温度系数,......这要坐下来算算了

6)还要重点考虑的是图腾柱的器件也是要损耗功率的,所以要考虑它的温度及功耗会不会有问题。

总之,具体用时要考虑的问题还真不少,单挑一个出来都非常简单,但加到一块,还真要花点时间研究计算一下。因为是做产品,所有的规格参数,寄生参数,tolerance,温度,cost, PCB空间等等等等,前前后后的一堆问题都得面对,不象写paper或仿真,抓住一点,其它都可考虑为理想状态,这样当然很快可以推出理想的结果

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