集電極開路輸出.doc

集電極開路輸出 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”）。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0。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0。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1k），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，oc就變成了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od來說，這樣的推挽結(jié)構(gòu)高、低電平驅(qū)動能力都很強。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或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)，avr單片機的一些io口就是這種結(jié)構(gòu)。什么是上拉電阻？下拉電阻？在數(shù)字電路中不用的輸入腳都要接固定電平，通過1k電阻接高電平或接地。 1. 電阻作用： （1）接電阻就是為了防止輸入端懸空 （2）減弱外部電流對芯片產(chǎn)生的干擾 （3）保護(hù)cmos內(nèi)的保護(hù)二極管,一般電流不大于10ma （4）上拉和下拉、限流 （5） 改變電平的電位，常用在ttl-cmos匹配 （6） 在引腳懸空時有確定的狀態(tài)（7）增加高電平輸出時的驅(qū)動能力。 （8）為oc門提供電流 1）那要看輸出口驅(qū)動的是什么器件，如果該器件需要高電壓的話，而輸出口的輸出電壓又不夠，就需要加上拉電阻。 2）如果有上拉電阻那它的端口在默認(rèn)值為高電平你要控制它必須用低電平才能控制如三態(tài)門電路三極管的集電極，或二極管正極去控制把上拉電阻的電流拉下來成為低電平。反之， （9）尤其用在接口電路中,為了得到確定的電平,一般采用這種方法,以保證正確的電路狀態(tài),以免發(fā)生意外,比如,在電機控制中,逆變橋上下橋臂不能直通,如果它們都用同一個單片機來驅(qū)動,必須設(shè)置初始狀態(tài).防止直通! 2、定義： l 上拉就是將不確定的信號通過一個電阻嵌位在高電平！電阻同時起限流作用！下拉同理！ l 上拉是對器件注入電流，下拉是輸出電流 l 弱強只是上拉電阻的阻值不同，沒有什么嚴(yán)格區(qū)分 l 對于非集電極（或漏極）開路輸出型電路（如普通門電路）提升電流和電壓的能力是有限的，上拉電阻的功能主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。 3、為什么要使用拉電阻： l 一般作單鍵觸發(fā)使用時，如果ic本身沒有內(nèi)接電阻，為了使單鍵維持在不被觸發(fā)的狀態(tài)或是觸發(fā)后回到原狀態(tài)，必須在ic外部另接一電阻。 l 數(shù)字電路有三種狀態(tài)：高電平、低電平、和高阻狀態(tài)，有些應(yīng)用場合不希望出現(xiàn)高阻狀態(tài)，可以通過上拉電阻或下拉電阻的方式使處于穩(wěn)定狀態(tài)，具體視設(shè)計要求而定！ l 一般說的是i/o端口，有的可以設(shè)置，有的不可以設(shè)置，有的是內(nèi)置，有的是需要外接，i/o端口的輸出類似與一個三極管的c，當(dāng)c接通過一個電阻和電源連接在一起的時候，該電阻成為上c拉電阻，也就是說，如果該端口正常時為高電平，c通過一個電阻和地連接在一起的時候，該電阻稱為下拉電阻，使該端口平時為低電平，作用嗎： 比如：當(dāng)一個接有上拉電阻的端口設(shè)為輸如狀態(tài)時，他的常態(tài)就為高電平，用于檢測低電平的輸入。 l 上拉電阻是用來解決總線驅(qū)動能力不足時提供電流的。一般說法是拉電流，下拉電阻是用來吸收電流的，也就是你同學(xué)說的灌電流線驅(qū)動（差動輸出）線驅(qū)動器是一個源電流輸出器件。在導(dǎo)通狀態(tài)時，線驅(qū)動器輸出為電源（vcc）；在關(guān)斷狀態(tài)時，輸出懸空。因此，線驅(qū)動器需要一個灌電流輸入接口。下面表格中給出了一個簡單的線驅(qū)動器的原理圖。差動輸出（歐姆龍稱為線性驅(qū)動輸出）線性驅(qū)動輸出就是根據(jù)rs-422a的數(shù)據(jù)輸送回路?？赏ㄟ^雙股攪合線電纜進(jìn)行長距離輸送下載 (1.35 KB)2009-9-14 15:55集電極開路集電極開路電路是灌電流輸出器件。在關(guān)斷狀態(tài)時，集電極開路輸出連到地；在導(dǎo)通狀態(tài)時，集電極開路輸出懸空。因此，集電極開路輸出需要一個源電流輸入接口。下面表格中給出了一個簡單的集電極開路輸出電路的原理圖。下載 (1.35 KB)2009-9-14 15:55推挽式推挽式輸出結(jié)合了線驅(qū)動與集電極開路輸出，在關(guān)斷狀態(tài)時，推挽式輸出接地；在導(dǎo)通狀態(tài)時，推挽式輸出連到電源（vcc）。推挽輸出（歐姆龍稱為互補輸出）輸出回路有2種，即npn與pnp2種晶體管輸出。根據(jù)輸出信號h或l，2種晶體管輸出互相交叉進(jìn)行on或off動作，使用時，正電源，0v分別為吸合，拉下互補輸出是輸出電流流出或流入2種動作，特征是信號的上升、下降速度快，可進(jìn)行導(dǎo)線的長距離延長?？膳c開路集電極輸入機器（npn/pnp）連接，另外還可以連接到電壓輸入機器上。但是為了能更好的發(fā)揮未來的性能，一般推薦在電壓輸入機器上使用電壓輸入的編碼器。下載 (1.62 KB)2009-9-14 15:55漏型輸入所謂“漏型輸入”，是一種由plc內(nèi)部提供輸入信號源，全部輸入信號的一端匯總到輸入的公共連接端com的輸入形式。又稱為“匯點輸入”。、輸入傳感器為接近開關(guān)時，只要接近開關(guān)的輸出驅(qū)動力足夠，漏型輸入的plc輸入端就可以直接與npn集電極開路型接近開關(guān)的輸出進(jìn)行連接但是，當(dāng)采用pnp集電極開路型接近開關(guān)時，由于接近開關(guān)內(nèi)部輸出端與0v間的電阻很大，無法提供電耦合器件所需要的驅(qū)動電流，因此需要增加“下拉電阻”。如圖。增加下拉電阻后應(yīng)注意，此時的plc內(nèi)部輸入信號與接近開關(guān)發(fā)信狀態(tài)相反，即接近開關(guān)發(fā)信時，“下拉電阻”上端為24v，光電耦合器件無電流，內(nèi)部信號為“0”；未發(fā)信時，plc內(nèi)部dc24v與0v之間，通過光電耦合器件、限流電阻、“下拉電阻”經(jīng)公共端com構(gòu)成電流回路，輸入為“1”。下拉電阻的阻值主要決定于plc輸入光電耦合器件的驅(qū)動電流、plc內(nèi)部輸入電路的限流電阻阻值。通常情況下，其值為1.52k，計算公式如下：第一種公式：r（ve-0.7）/ii-ri式中：r下拉電阻（k） ve輸入電源電壓（v）ii最小輸入驅(qū)動電流（ma）riplc內(nèi)部輸入限流電阻（k）公式中取發(fā)光二極管的導(dǎo)通電壓為0.7v。第二種公式：下拉電阻輸入限流電阻/（最小on電壓/24v）-輸入限流電阻源型輸入所謂“源型輸入”，是一種由外部提供輸入信號電源或使用plc內(nèi)部提供給輸入回路的電源，全部輸入信號為“有源”信號，并獨立輸入plc的輸入連接形式。輸入傳感器為接近開關(guān)時，只要接近開關(guān)的輸出驅(qū)動力足夠，源型輸入的plc輸入端就可以直接與pnp集電極開路型接近開關(guān)的輸出進(jìn)行連接。 相反，當(dāng)采用npn集電極開路型接近開關(guān)時，由于接近開關(guān)內(nèi)部輸出端與24v間的電阻很大，無法提供電耦合器件所需要的驅(qū)動電流，因此需要增加“上拉電阻”。如圖。增加下拉電阻后應(yīng)注意，此時的plc內(nèi)部輸入信號與接近開關(guān)發(fā)信狀態(tài)相反，即接近開關(guān)發(fā)信時，“上拉電阻”上端為0v，光電耦合器件無電流，內(nèi)部信號為“0”；未發(fā)信時，plc內(nèi)部dc24v與0v之間，通過光電耦合器件、限流電阻、“上拉電阻”經(jīng)公共端com構(gòu)成電流回路，輸入為“1”。上拉電阻的阻值主要決定于plc輸入光電耦合器件的驅(qū)動電流、plc內(nèi)部輸入電路的限流電阻阻值。通常情況下，其值為1.52k，其計算公式與下拉電阻計算公式相同。 增長共性或減少共性取決于連接的設(shè)備。漏型有減少共性，打開時電流從負(fù)載流向單元。源型正相反，共性增加，電流從單元流向負(fù)載。以上