【導(dǎo)讀】集電極開路又名“開集級(jí)電路”或“OC門”，是一種集成電路的輸出裝置。OC門實(shí)際上只是一個(gè)NPN型三極管，并不輸出某一特定電壓值或電流值。OC門根據(jù)三極管基級(jí)所接的集成電路來決定，通過三極管集電極，使其開路而輸出。
集電極開路(OC)輸出：
集電極開路輸出的結(jié)構(gòu)如圖1所示，右邊的那個(gè)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(shí)，輸出也為"0")。對(duì)于圖1，當(dāng)左端的輸入為“0”時(shí)，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)，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(gè)開關(guān)閉合);當(dāng)左端的輸入為“1”時(shí)，前面的三極管導(dǎo)通，而后面的三極管截止(相當(dāng)于開關(guān)斷開)。
我們將圖1簡(jiǎn)化成圖2的樣子。圖2中的開關(guān)受軟件控制，“1”時(shí)斷開，“0”時(shí)閉合。很明顯可以看出，當(dāng)開關(guān)閉合時(shí)，輸出直接接地，所以輸出電平為0。而當(dāng)開關(guān)斷開時(shí)，則輸出端懸空了，即高阻態(tài)。這時(shí)電平狀態(tài)未知，如果后面一個(gè)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(gè)負(fù)載拉到低電平了，所以這個(gè)電路是不能輸出高電平的。
再看圖三。圖三中那個(gè)1K的電阻即是上拉電阻。如果開關(guān)閉合，則有電流從1K電阻及開關(guān)上流過，但由于開關(guān)閉和時(shí)電阻為0(方便我們的討論，實(shí)際情況中開關(guān)電阻不為0，另外對(duì)于三極管還存在飽和壓降)，所以在開關(guān)上的電壓為0，即輸出電平為0。如果開關(guān)斷開，則由于開關(guān)電阻為無窮大(同上，不考慮實(shí)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(gè)輸出的內(nèi)阻是比較大的(即1KΩ)，如果接一個(gè)電阻為R的負(fù)載，通過分壓計(jì)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(dá)到一定的電壓的話，R就不能太小。如果R真的太小，而導(dǎo)致輸出電壓不夠的話，那我們只有通過減小那個(gè)1K的上拉電阻來增加驅(qū)動(dòng)能力。但是，上拉電阻又不能取得太小，因?yàn)楫?dāng)開關(guān)閉合時(shí)，將產(chǎn)生電流，由于開關(guān)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(dāng)輸出低電平時(shí)，負(fù)載可能還
會(huì)給提供一部分電流從開關(guān)流過，因此要綜合這些電流考慮來選擇合適的上拉電阻。
漏極開路(OD)輸出：
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(chǎng)效應(yīng)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。對(duì)于漏極開路(OD)來說，必須在漏極輸出端接上拉電阻，否則只能輸出低電平。
推挽(Push-Pull)輸出：
一般指兩三極管分別受兩互補(bǔ)信號(hào)的控制，總是在一個(gè)三極管導(dǎo)通的時(shí)候另一個(gè)三極管截止，就剛好形成了推挽相連。這樣的電路也稱為推拉式或Totem-pole電路。推挽電路適用于低電壓大電流的場(chǎng)合，廣泛應(yīng)用于開關(guān)電源和功放電路中。簡(jiǎn)化電路圖如下所示：
簡(jiǎn)單理解：推挽輸出的結(jié)構(gòu)就是把上面的上拉電阻也換成一個(gè)開關(guān)，當(dāng)要輸出高電平時(shí)，上面的開關(guān)通，下面的開關(guān)斷;而要輸出低電平時(shí)，則剛好相反。比起OC或者OD來說，這樣的推挽結(jié)構(gòu)高、低電平驅(qū)動(dòng)能力都很強(qiáng)。如果兩個(gè)輸出不同電平的輸出口接在一起的話，就會(huì)產(chǎn)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(huì)有這樣的情況，因?yàn)樯侠娮杼峁┑碾娏鞅容^小。如果是推挽輸出的要設(shè)置為高阻態(tài)時(shí)，則兩個(gè)開關(guān)必須同時(shí)斷開(或者在輸出口上使用一個(gè)傳輸門)，這樣可作為輸入狀態(tài)。
推挽輸出舉例：傳統(tǒng)8051單片機(jī)的I/O接口只可以作為標(biāo)準(zhǔn)雙向輸入/輸出接口，如果用其來驅(qū)動(dòng)LED則只能用灌電流的方式或是用三極管外擴(kuò)驅(qū)動(dòng)電路。灌電流方式是將LED正極接在VCC上，負(fù)極接在I/O接口上，當(dāng)I/O接口為高電平時(shí)LED兩極的電平相同，沒有電流，LED為熄滅狀態(tài)。當(dāng)I/O接口為低電平時(shí)，電流從VCC流入I/O接口，LED點(diǎn)亮。當(dāng)把LED正極接在I/O接口，負(fù)極接在GND，將I/O接口置于高電平時(shí)，LED會(huì)點(diǎn)亮，但因?yàn)镮/O接口上拉能力不足而使亮度不理想。推挽工作方式就是具有強(qiáng)上拉能力的工作方式，它可以實(shí)現(xiàn)高電平驅(qū)動(dòng)LED。驚喜出現(xiàn)了，把LED正負(fù)極分別接在兩個(gè)I/O接口上，然后設(shè)置正極的I/O接口為推挽輸出，負(fù)極的I/O接口為標(biāo)準(zhǔn)雙向灌電流輸入，結(jié)果會(huì)怎么樣呢?非常好，我們可以直接用I/O接口驅(qū)動(dòng)LED而不需要VCC和GND。LED點(diǎn)陣屏就是多個(gè)LED的陣列連接，只要把LED點(diǎn)陣屏的所有引腳接在I/O接口上，然后根據(jù)LED點(diǎn)陣屏的引腳定義，將對(duì)應(yīng)正極的I/O接口設(shè)置成推挽，將對(duì)應(yīng)負(fù)極的I/O接口設(shè)置成標(biāo)準(zhǔn)雙向輸入，余下的就是把將要點(diǎn)亮的LED點(diǎn)陣屏上的點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的行列線分別給予高低電平，那么一切就盡在掌握之中。
