用图示及公式讲清楚灌电流和拉电流的区别

用图示及公式讲清楚灌电流和拉电流的区别

不管是单片机的IO口，还是一般的上拉下拉电路，都会有灌电流和拉电流的身影。了解这两个概念可以帮助我们更好地理解和设计电路。

灌电流（Sink Current）

灌电流是指被动输入电流，是从输出口流入电流。例如，当PTB0输出低电平时，LED亮起，电流的方向是从VCC流进PTB0管脚。

大致画出PTB0的内部结构，当INPUT输出高电平时，LED亮。当三极管在饱和状态时，三极管集电极和发射极之间近似为一个开关，PTB0上的电压为：
U=5*R2/(R1+R2)

从上述公式可以看出，R1越小时，灌电流越大，PTB0电压越大。灌电流越大时，三极管的饱和压降越大，PTB0的低电平就越大。逻辑门的低电平有一个Uilmax，当高于这个值的时候，就无法识别为逻辑0，所以灌电流是有一个上限的。

拉电流（Sourcing Current）

拉电流是指主动输出电流，是从输出口输出电流。例如，当PTB1输出高电平时，LED亮起，电流的方向就是从PTB1流进地。

简易画出PTB1的内部结构，当VF2输出高电平时，LED亮。当三极管在饱和状态时，三极管集电极和发射极之间近似为一个开关，PTB1上的电压为：
U2=5*R4/(R3+R4)

从上述公式可以看出，R3越小时，拉电流越大，PTB1电压越大。拉电流越大时，输出端的高电平就越低。逻辑门的高电平有一个Uihmin，当低于这个值的时候，就无法识别为1，所以拉电流也是有一个上限的。

实际应用案例

如下是一个实际问题，波形是单总线的复位应答信号。可看出，在主机发送复位信号拉低总线，然后释放，再由上拉电阻上拉至高电平，然后从机拉低总线应答，发现从机的低电平比较高，电压并没有拉低到0V。这个原因就是上面说到的，灌电流过大，说明这个上拉选得比较小，如果这个从机的低电平再高一些，可能就无法被主机识别，导致通信失败。