为什么集电极开路输出端口一定要加上拉电阻?

 作者:UPS电源    |      2024-04-24 22:53    |    标签: 定要 为什么 输出 加上 开路 端口 集电极

  

为什么集电极开路输出端口一定要加上拉电阻?

  

为什么集电极开路输出端口一定要加上拉电阻?

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  三极管集电极输出的高低电平信号是由三极管的导通和截止控制,集电极的上拉电阻是三极管导通和截止的关键地。其实也不一定是上拉电阻,PNP三极管是需要下拉电阻的。

  NPN三极管集电极没有接上拉电阻时,称为集电极开漏输出,由于集电极没有电流Ic流入,直接检测集电极是没有信号的。电路A没有接上拉电阻,电路B增加了上拉电阻,在电路A中三极管没有导通和截止的过程,所以OutputA是没有信号的;电路B加入了上拉电阻,当DR 为高电平时,三极管导通,Output为低电平,当DR 为低电平时,三极管截止,Output为高电平。

  如果三极管输出用于驱动外部负载,其实不接上拉电阻功能也是可以的,因为负载需要接在VCC和三极管的集电极之间,电流Ic会从负载流入形成回路。

  电路C中,PNP三极管集电极没有接下拉电阻,集电集没有电流Ic流出,OutputC是没有电平信号变化的;电路D接入了下拉电阻,当DR为高电平时,三极管截止,OutputD为低电平,当DR为低电平时,三极管导通,OutputD为高电平。

  PNP三极管驱动的负载需要接在集电极和GND之间,这时候,就算不接下拉电阻,电流Ic也会出负载流出,可以正常工作。

  集电极开路的输出端口在使用的时候一般要加一个上拉电阻,这个主要取决于后级电路对该信号的需求,并不是一定要加上拉电阻的。集电极开路输出端口在比较器、光耦等器件中比较常见。光耦、比较器的集电极开路输出端口如下图所示。

  集电极开路,是通过NPN三极管来实现的,输出端为三极管的集电极。从上图的光耦、比较器可以看出。输出端是可以输出低电平的,但是输出高电平的时候其实是集电极输出并没有电平,用户在使用的时候可以根据具体的电平情况接一个上拉电阻即可实现。这方便了用户的使用,用户不用再去进行电平转换,电平幅度取决于用户电路。

  上图是比较器接上拉电阻输出电路。

  下面以光耦电路作为例子介绍集电极开路输出端接上拉电阻的工作原理,光耦的电路图如下所示。

  输入侧的开关按下后,发光二极管导通,输出端导通,集电极和发射极导通从而使集电极为低电平,单片机检测到低电平;当左侧输入端开关断开后,输出端断开,如果不接上拉电阻的话输出端为高阻状态,接了上拉电阻后单片机就检测到高电平。并且输出端通过上拉电阻可以接到与左侧不一样的电平上,方便了用户接不通的电平而不需要转换。

  以上就是这个问题的回答,感谢留言、评论、转发。更多电子设计、硬件设计、单片机等内容请关注本头条号:玩转嵌入式。感谢大家。

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  集电极开路输出端或者MOS管漏极输出端其性质都是一样的,这种电路在数字电路中都要加上拉电阻。比如在单片机P0口其内部驱动电路是MOS构成的,其结构就是一个漏极开路电路,其内部没有上拉电阻。当单片机I/O口输出时,它会由程序根据控制要求来输出高电平或低电平,假如这时P0口外部不加一个外加电阻,当需要一个高电平输出时,由于是漏极开路而无法得到高电平,因此必须加上拉电阻才能得出所需的高低电平。这个电阻也是有要求的,不能太大也不能太小,在实际应用中P0口的上拉电阻一般为10K。如果电阻选大了其高低电平的速率会变低,功率也会变小。

  下面我们再说说数字电路中的集电极开路电路,这种数字电路中一般都是用三极管构成的,它的工作状态在截止和饱和导通二者之间迅速转换。我们可以这样假设,当三极管集电极不加上拉电阻时就没有电流流入集电极,集电极就没有信号,因此也就得不到我们所需要的电平信号。所以在数字电路中集电极开路的OC门是必须加上拉电阻的。另外说一句,这个上拉电阻也要选择合适,不然的话会影响这个电路的驱动电流能力和功耗。

  有上拉电阻就会有下拉电阻,它的作用也是为了稳定电平。以上是我对这个题的理解,欢迎大家对这个问题讨论,观注!

  简单回答你,从能量的角度来说,加上拉电阻,这是相对NPN三极管来说的,目的是为三极管提供足够电流的电源。当为PNP三极管时,就应该是接下拉电阻,目的一样,也是为了保证电源电流的流通。从后级负载开关的角度来说,加上拉电阻或是加下拉电阻,可以保证后级负载,在系统上电或是受干扰的情况下能处于一个开关稳态,我们可以很明确的知道它是处于高电平或是低电平。假如没有这个上拉电阻或是下拉电阻,负载后极端是处于一个不稳态,比如对于逻辑TTL电平来说,他有不确定性,可能处于高电平,也可能处于低电平,亦或者处于高阻态。

  希望以上可以帮助你理解。

  应该是负载电阻。