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構。集電極開路輸出的結構如圖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，右邊的三極管導通（即相當于一個開關閉合）；當左端的輸入為“1”時，前面的三極管導通，而后面的三極管截止（相當于開關斷開）。 我們將圖1簡化成圖2的樣子。圖2中的開關受軟件控制，“1”時斷開，“0”時閉合。很明顯可以看出，當開關閉合時，輸出直接接地，所以輸出電平為0。而當開關斷開時，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載（即使很輕的負載）到地，那么輸出端的電平就被這個負載拉到低電平了，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。如果開關閉合，則有電流從1k電阻及開關上流過，但由于開關閉和時電阻為0（方便我們的討論，實際情況中開關電阻不為0，另外對于三極管還存在飽和壓降），所以在開關上的電壓為0，即輸出電平為0。如果開關斷開，則由于開關電阻為無窮大（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。但是這個輸出的內阻是比較大的（即1k），如果接一個電阻為r的負載，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，如果要達到一定的電壓的話，r就不能太小。如果r真的太小，而導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動能力。但是，上拉電阻又不能取得太小，因為當開關閉合時，將產生電流，由于開關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，當輸出低電平時，負載可能還會給提供一部分電流從開關流過，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口就是這樣的結構，其中p0口內部不帶上拉，而其它三個口帶內部上拉），當我們要使用輸入功能時，只要將輸出口設置為1即可，這樣就相當于那個開關斷開，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。 另一種輸出結構是推挽輸出。推挽輸出的結構就是把上面的上拉電阻也換成一個開關，當要輸出高電平時，上面的開關通，下面的開關斷；而要輸出低電平時，則剛好相反。比起oc或者od來說，這樣的推挽結構高、低電平驅動能力都很強。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置為高阻態(tài)時，則兩個開關必須同時斷開（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口就是這種結構。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生的干擾 （3）保護cmos內的保護二極管,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動能力。 （8）為oc門提供電流 1）那要看輸出口驅動的是什么器件，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動,必須設置初始狀態(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)，具體視設計要求而定！ l 一般說的是i/o端口，有的可以設置，有的不可以設置，有的是內置，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：當一個接有上拉電阻的端口設為輸如狀態(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，也就是你同學說的灌電流線驅動（差動輸出）線驅動器是一個源電流輸出器件。在導通狀態(tài)時，線驅動器輸出為電源（vcc）；在關斷狀態(tài)時，輸出懸空。因此，線驅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動器的原理圖。差動輸出（歐姆龍稱為線性驅動輸出）線性驅動輸出就是根據(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。在關斷狀態(tài)時，集電極開路輸出連到地；在導通狀態(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合了線驅動與集電極開路輸出，在關斷狀態(tài)時，推挽式輸出接地；在導通狀態(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，可進行導線的長距離延長?？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時，只要接近開關的輸出驅動力足夠，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的輸出進行連接但是，當采用pnp集電極開路型接近開關時，由于接近開關內部輸出端與0v間的電阻很大，無法提供電耦合器件所需要的驅動電流，因此需要增加“下拉電阻”。如圖。增加下拉電阻后應注意，此時的plc內部輸入信號與接近開關發(fā)信狀態(tài)相反，即接近開關發(fā)信時，“下拉電阻”上端為24v，光電耦合器件無電流，內部信號為“0”；未發(fā)信時，plc內部dc24v與0v之間，通過光電耦合器件、限流電阻、“下拉電阻”經公共端com構成電流回路，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動電流、plc內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最小輸入驅動電流（ma）riplc內部輸入限流電阻（k）公式中取發(fā)光二極管的導通電壓為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時，只要接近開關的輸出驅動力足夠，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的輸出進行連接。 相反，當采用npn集電極開路型接近開關時，由于接近開關內部輸出端與24v間的電阻很大，無法提供電耦合器件所需要的驅動電流，因此需要增加“上拉電阻”。如圖。增加下拉電阻后應注意，此時的plc內部輸入信號與接近開關發(fā)信狀態(tài)相反，即接近開關發(fā)信時，“上拉電阻”上端為0v，光電耦合器件無電流，內部信號為“0”；未發(fā)信時，plc內部dc24v與0v之間，通過光電耦合器件、限流電阻、“上拉電阻”經公共端com構成電流回路，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動電流、plc內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備。漏型有減少共性，打開時電流從負載流向單元。源型正相反，共性增加，電流從單元流向負載。以上