推挽输出与开漏输出结构和原理详解
推挽输出与开漏输出结构和原理详解
推挽输出和开漏输出是电子电路中常见的两种输出模式，它们在结构、工作原理和应用场景上各有特点。本文将通过对比这两种输出模式，帮助读者更好地理解它们的异同和适用场合。
1、推挽输出
所谓推挽输出模式，是根据这两个MOS管的工作方式来命名的。在该结构中输入高电平时，经过反向后，上方的P-MOS管导通，下方的N-MOS关闭，对外输出高电平；而在改结构中输入低电平时，经过反向后，N-MOS管导通，P-MOS关闭，对外输出低电平。
当引脚高低电平切换时，两个管子轮流导通，P管负责灌电流，N管负责拉电流，使此电路结构的负载能力和开关速度都比普通的方式有很大提高。推挽输出的低电平为0伏，高电平为VDD提供的电压。
2、开漏输出
开漏模式输出时，上方的P-MOS管完全不工作。如果我们控制输出为0，低电平，则P-MOS管关闭，N-MOS管导通，使输出接地，若控制输出为1（它无法直接输出高电平）时，则P-MOS管和N-MOS管都关闭，所以引脚既不输出高电平，也不输出低电平，为高阻态。正常使用时必须接上拉电阻。
它具有“线与”的特性，也就是说，若有很多个开漏模式引脚连接到一起时，只有当所有引脚都输出高阻态，才由上拉电阻提供高电平，此高电平的电压为外部上拉电阻所接所接的电压。若其中一个引脚为低电平，那线路就相当于短路接地，使得整条线路都为低电平，0伏。
在STM32的应用中，推挽输出模式一般应用在输出电平为0和3.3伏而且需要高速切换开关状态的场合。除了必须使用开漏模式的场合，我们都习惯用推挽输出模式。
开漏模式一般应用在I2C、SMBUS通讯等需要“线与”功能的总线电路中，除此之外，还用在电平不匹配的场合，如需要输出5伏的高电平，就可以在外部接一个上拉电阻，上拉电源为5伏，并且把GPIO设置为开漏模式，当输出高阻态时，由上拉电阻和电源向外输出5伏的电平。
推挽输出与开漏输出电路结构中可以是P-MOS管与N-MOS管，也可以三极管。
3、推挽输出和开漏输出的特点对比
推挽输出和开漏输出各有优劣，选择时需要根据具体的应用场景来决定：
- 推挽输出：适合需要高速开关和稳定电平输出的场合，如数字信号的输出和驱动。
- 开漏输出：适合需要“线与”功能的总线通信，以及电平不匹配需要外部上拉的场合。
理解这两种输出模式的差异，有助于在电路设计中做出更合适的选择。