第一部分：上拉電阻&下拉電阻
文章摘自：http://www.360doc.com/content/16/0315/06/29864439_542282998.shtml
是不是經(jīng)常聽別人講缩筛，加個上拉電阻試試看消略，加個下拉電阻試試看，是不是還在疑惑上下拉電阻是什么瞎抛，該怎么用艺演，什么時候用，有什么用途桐臊？
1.什么是上下拉電阻
上拉電阻：把一個不確定的信號通過電阻連接到高電平胎撤，使該信號初始為高電平；
下拉電阻：把一個不確定的信號通過電阻連接到低電平断凶，使該信號初始為低電平伤提；
2.上下拉電阻的接線方法
上拉電阻如下圖所示：
電阻R12將KEY1網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識上拉到高電平，在按鍵S2沒有按下的情況下KEY1將被鉗制在高電平认烁，從而避免了引腳懸空而引起的誤動作肿男；
下拉電阻如下圖所示：
電阻R29將DIR網(wǎng)絡(luò)標(biāo)識下拉到低電平，在光耦沒有導(dǎo)通的情況下DIR將被鉗制在低電平却嗡，從而避免了引腳懸空而引起的誤動作舶沛；
3.上下拉電阻的作用
提高電路穩(wěn)定性，避免引起誤動作窗价。第一圖中的按鍵如果不通過電阻上拉到高電平如庭，那么在上電瞬間可能就發(fā)生誤動作，因為在上電瞬間單片機的引腳電平是不確定的撼港，上拉電阻R12的存在保證了其引腳處于高電平狀態(tài)坪它，而不會發(fā)生誤動作骤竹。
提高輸出管腳的帶載能力。受其他外圍電路的影響單片機在輸出高電平時能力不足往毡，達(dá)不到VCC狀態(tài)瘤载，這會影響整個系統(tǒng)的正常工作，上拉電阻的存在就可以使管腳的驅(qū)動能力增強卖擅。這里特別強調(diào)如下：帶片上I2C資源的單片機，其SCL和SDA引腳是開漏引腳墨技，如果當(dāng)做普通的GPIO來用的話惩阶，你會發(fā)現(xiàn)該引腳輸出高電平極不穩(wěn)定甚至因為負(fù)載的關(guān)系都無法正常輸出高電平，這時候就需要在這兩個引腳上加上拉電阻了扣汪。
第二部分：開漏輸出断楷、推挽輸出
文章轉(zhuǎn)載整理自自知乎的回答：http://www.zhihu.com/question/28512432/answer/41129662
1、一些三極管基礎(chǔ)
要理解推挽輸出崭别，首先要理解好三極管（晶體管）的原理冬筒。下面這種三極管有三個端口，分別是基極（Base）茅主、集電極（Collector）和發(fā)射極（Emitter）舞痰。下圖是NPN型晶體管。
這種三極管是電流控制型元器件诀姚，注意關(guān)鍵詞電流控制响牛。意思就是說，只要基極B有輸入（或輸出）電流就可以對這個晶體管進(jìn)行控制了赫段。
下面請允許我換一下概念呀打，把基極B視為控制端，集電極C視為輸入端糯笙，發(fā)射極E視為輸出端贬丛。這里輸入輸出是指電流流動的方向。
當(dāng)控制端有電流輸入的時候给涕，就會有電流從輸入端進(jìn)入并從輸出端流出豺憔。
而PNP管正好相反，當(dāng)有電流從控制端流出時稠炬，就會有電流從輸入端流到輸出端焕阿。
2、開漏輸出電路
要理解開漏首启，可以先理解開集暮屡。
如圖，開集的意思毅桃，就是集電極C一端什么都不接褒纲，直接作為輸出端口准夷。
如果要用這種電路帶一個負(fù)載，比如一個LED莺掠，必須接一個上拉電阻衫嵌，就像下圖這樣。
當(dāng)Vin沒有電流彻秆，Q5斷開時楔绞，LED亮。
當(dāng)Vin流入電流唇兑，Q5導(dǎo)通時酒朵，LED滅。
開漏電路扎附，就是把上圖中的三極管換成場效應(yīng)管（MOSFET）蔫耽。這樣集電極就變成了漏極，OC就變成了OD留夜，原理分析是一樣的匙铡。
N型場效應(yīng)管各個端口的名稱：
場效應(yīng)管是電壓控制型元器件，只要對柵極施加電壓碍粥，DS就會導(dǎo)通鳖眼。
結(jié)型場效應(yīng)管有一個特性就是它的輸入阻抗非常大，這意味著：沒有電流從控制電路流出嚼摩，也沒有電流進(jìn)入控制電路具帮。沒有電流流入或流出，就不會燒壞控制電路低斋。而雙極型晶體管不同蜂厅，是電流控制性元器件，如果使用開集電路膊畴，可能會燒壞控制電路掘猿。這大概就是我們總是聽到開漏電路而很少聽到開集電路的原因吧？因為開集電路被淘汰了唇跨。
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我們再來看一個典型的集電極開路電路：
右邊的那個三極管集電極什么都不接稠通，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”時买猖，輸出也為“0”）改橘。
對于圖1，當(dāng)左端的輸入為“0”時玉控，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）飞主，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），此時輸出端與地相接碌识，電壓為“0”碾篡；當(dāng)左端的輸入為“1”時，前面的三極管導(dǎo)通筏餐，此時后面的三極管輸入端電壓被接地开泽，電壓拉低，三極管截止了（相當(dāng)于開關(guān)斷開）魁瞪。
我們將圖1簡化成圖2的樣子穆律。圖2中的開關(guān)受軟件控制，“1”時斷開导俘，“0”時閉合众旗。很明顯可以看出，當(dāng)開關(guān)閉合時趟畏，輸出直接接地，所以輸出電平為0滩租。而當(dāng)開關(guān)斷開時赋秀，則輸出端懸空了，即高阻態(tài)律想。這時電平狀態(tài)未知猎莲，如果后面接一個電阻負(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)載拉到低電平了技即，所以這個電路是不能輸出高電平的著洼。
開漏電路就是指以MOSFET的漏極為輸出的電路。一般的用法是會在漏極外部的電路添加上拉電阻而叼。完整的開漏電路應(yīng)該由開漏器件和開漏上拉電阻組成身笤。如下圖2-1所示：
組成開漏形式的電路有以下幾個特點：
1） 利用外部電路的驅(qū)動能力，減少IC內(nèi)部的驅(qū)動（或驅(qū)動比芯片電源電壓高的負(fù)載）葵陵。當(dāng)IC內(nèi)部MOSFET導(dǎo)通時液荸，驅(qū)動電流是從外部的VCC流經(jīng)R pull-up ，MOSFET到GND脱篙。IC內(nèi)部僅需很下的柵極驅(qū)動電流娇钱。如圖2-1。
2） 可以將多個開漏輸出的Pin绊困，連接到一條線上文搂。形成 “與邏輯” 關(guān)系。如圖2-1秤朗，當(dāng)PIN_A煤蹭、PIN_B、PIN_C任意一個變低后，開漏線上的邏輯就為0了疯兼。這也是I2C然遏，SMBus等總線判斷總線占用狀態(tài)的原理。如果作為輸出必須接上拉電阻吧彪。接容性負(fù)載時待侵，下降延是芯片內(nèi)的晶體管，是有源驅(qū)動姨裸，速度較快秧倾；上升延是無源的外接電阻，速度慢傀缩。如果要求速度高電阻選擇要小那先，功耗會大。所以負(fù)載電阻的選擇要兼顧功耗和速度赡艰。
3） 可以利用改變上拉電源的電壓售淡，改變傳輸電平。如圖2-2, IC的邏輯電平由電源Vcc1決定慷垮，而輸出高電平則由Vcc2（上拉電阻的電源電壓）決定揖闸。這樣我們就可以用低電平邏輯控制輸出高電平邏輯了（這樣你就可以進(jìn)行任意電平的轉(zhuǎn)換）。（例如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等料身。）
4） 開漏Pin不連接外部的上拉電阻汤纸，則只能輸出低電平(因此對于經(jīng)典的51單片機的P0口而言，要想做輸入輸出功能必須加外部上拉電阻芹血，否則無法輸出高電平邏輯)贮泞。一般來說，開漏是用來連接不同電平的器件幔烛，匹配電平用的啃擦。
5） 標(biāo)準(zhǔn)的開漏腳一般只有輸出的能力。添加其它的判斷電路饿悬，才能具備雙向輸入议惰、輸出的能力。
6） 正常的CMOS輸出級是上乡恕、下兩個管子言询，把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。這種輸出的主要目的有兩個：電平轉(zhuǎn)換傲宜、線與运杭。
7） 線與功能主要用于有多個電路對同一信號進(jìn)行拉低操作的場合，如果本電路不想拉低函卒，就輸出高電平辆憔，因為OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉，高電平是靠外接的上拉電阻實現(xiàn)的。（而正常的CMOS輸出級虱咧，如果出現(xiàn)一個輸出為高另外一個為低時熊榛，等于電源短路。）
8） OPEN-DRAIN提供了靈活的輸出方式腕巡，但是也有其弱點玄坦，就是帶來上升沿的延時。因為上升沿是通過外接上拉無源電阻對負(fù)載充電绘沉，所以當(dāng)電阻選擇小時延時就小煎楣，但功耗大；反之延時大功耗小车伞。所以如果對延時有要求择懂，則建議用下降沿輸出。
應(yīng)用中需注意：
1） 開漏和開集的原理類似另玖，在許多應(yīng)用中我們利用開集電路代替開漏電路困曙。例如，某輸入Pin要求由開漏電路驅(qū)動谦去。則我們常見的驅(qū)動方式是利用一個三極管組成開集電路來驅(qū)動它慷丽，即方便又節(jié)省成本。如圖2-3哪轿。
2） 上拉電阻R pull-up的阻值決定了邏輯電平轉(zhuǎn)換的沿的速度。阻值越大翔怎，速度越低功耗越小窃诉。反之亦然。
3赤套、推挽輸出電路
來看一個典型的推挽輸出電路：
上面的三極管是N型三極管飘痛，下面的三極管是P型三極管，請留意控制端容握、輸入端和輸出端宣脉。
當(dāng)Vin電壓為V+時，上面的N型三極管控制端有電流輸入剔氏，Q3導(dǎo)通塑猖，于是電流從上往下通過，提供電流給負(fù)載谈跛。
經(jīng)過上面的N型三極管提供電流給負(fù)載（Rload）羊苟，這就叫「推」。
當(dāng)Vin電壓為V-時感憾，下面的三極管有電流流出蜡励，Q4導(dǎo)通，有電流從上往下流過。
經(jīng)過下面的P型三極管提供電流給負(fù)載（Rload）凉倚，這就叫「挽」兼都。
以上，這就是推挽（push-pull）電路稽寒。
4扮碧、一些總結(jié)
1） 推挽輸出能夠輸出高或者低，而開漏輸出只能輸出低瓦胎，或者關(guān)閉輸出芬萍，因此開漏輸出總是要配一個上拉電阻使用。
2） 開漏輸出的上拉電阻不能太小搔啊，太小的話柬祠，當(dāng)開漏輸出的下管導(dǎo)通時，電源到地的電壓在電阻上會造成很大的功耗负芋，因此這個電阻阻值通常在10k以上漫蛔，這樣開漏輸出在從輸出低電平切換到高電平時，速度是很慢的旧蛾。
3） 推挽輸出任意時刻的輸出要么是高莽龟，要么是低，所以不能將多個輸出短接锨天，而開漏輸出可以將多個輸出短接毯盈，共用一個上拉，此時這些開漏輸出的驅(qū)動其實是與非的關(guān)系病袄。
4） 推挽輸出輸出高時搂赋，其電壓等于推挽電路的電源，通常為一個定值益缠，而開漏輸出的高取決于上拉電阻接的電壓脑奠，不取決于前級電壓，所以經(jīng)常用來做電平轉(zhuǎn)換幅慌，用低電壓邏輯驅(qū)動高電壓邏輯宋欺，比如3.3v帶5v。
