前言

最近遇到技術(shù)群里有小伙伴在問為什么IIC通信需要掛上拉電阻，查閱了一些資料做一個小結(jié)留作備用。方便后面復(fù)習(xí)。

一、什么是開漏輸出和推挽輸出

推挽輸出和開漏輸出

?推挽輸出（Push-Pull Output）是由兩個MOS或者三極管受到互補(bǔ)控制信號的控制，兩個管子始終處在一個導(dǎo)通另一個截止的狀態(tài)；

輸入邏輯1，則P-MOS激活，輸出為高電平；圖1；

輸入邏輯0，則N-MOS激活，輸出為低電平；圖2；

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開集輸出是針對三極管來說，開漏輸出是針對MOS管來說。現(xiàn)在MOS管用普遍，而且性能要比晶體管要好，所以很多開漏輸出電路，和上面講的推挽輸出電路都用MOS管實(shí)現(xiàn)。由于使用MOS管的情況較多，很多時候就用"開漏輸出"這個詞代替了開漏輸出和開集輸出。

開漏（OC/OD門）輸出最主要的特性就是高電平?jīng)]有驅(qū)動能力，需要借助外部上拉電阻才能真正輸出高電平，此時，如果在集電極或漏極上增加上拉電阻，就具備了輸出高、低電平的功能，而且電平被固定的鉗位在VCC或者GND。

?①開漏輸出的這一特性一個明顯的優(yōu)勢就是可以很方便的調(diào)節(jié)輸出的電平，因?yàn)檩敵鲭娖酵耆缮侠娮柽B接的電源電平?jīng)Q定。所以在需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換的地方，非常適合使用開漏輸出。

②開漏輸出的這一特性另一個好處在于可以實(shí)現(xiàn)"線與"功能，所謂的"線與"指的是多個信號線直接連接在一起，只有當(dāng)所有信號全部為高電平時，合在一起的總線為高電平；只要有任意一個或者多個信號為低電平，則總線為低電平。而推挽輸出就不行，如果高電平和低電平連在一起，會出現(xiàn)電流倒灌，損壞器件。

二、開漏和推挽的區(qū)別

1）推挽輸出：可以吸電流也可以灌電流，相對于開漏，輸出電平取決于IC電源。然而，一條總線上只能有一個推挽輸出。

2）開漏輸出：實(shí)現(xiàn)電平轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)”線與“邏輯(I2C等接口總線應(yīng)用中)，利用外電路提高驅(qū)動能力，利用上拉電阻提供高電平，顯然，沒有上拉電阻只能輸出低電平。

3）如果你想要電平轉(zhuǎn)換速度快的話，那么就選推挽(push-pull)，但是缺點(diǎn)是功耗相對會大些。

4）如果你想要功耗低，且同時具有“線與”的功能，那么就用開漏(open-drain)的模式。

三、開漏輸出上下拉電阻應(yīng)用

1.?上下拉電阻的應(yīng)用場景

1）用在OC/OD門

2）用在按鍵電路

3）用在IIC總線

4）用在邏輯IC懸空的管腳

5）用在終端匹配

2.?上下拉電阻的選型

1）定義

上拉電阻的定義：在某信號線上，通過電阻與一個固定的高電平VCC相接，使其電壓在空閑狀態(tài)保持在VCC電平，此時電阻被稱為上拉電阻。

下拉電阻的定義：將某信號線通過電阻接在固定的低電平GND上，使其空閑狀態(tài)保持GND電平，此時的電阻被稱為下拉電阻。

若上拉電阻的阻值在上百K，能提供給信號線上負(fù)載電流非常小，對負(fù)載電容充電比較慢，此時電阻被稱為弱上拉。

同理當(dāng)下拉的電阻非常大時，導(dǎo)致下拉的速度比較緩慢，此時的電阻被稱為弱下拉。而當(dāng)上下拉的電平可以提供較大的電流給芯片時，此時的電阻被稱為是強(qiáng)上拉或強(qiáng)下拉。

2）驅(qū)動能力

在OC門和OD門電路中，上拉電阻取太大，在輸出高電平時，無法為后級提供較大的電流。以最簡單的驅(qū)動LED燈為例：LED正常工作時需要5~10mA電流，如果電阻取太大，LED燈無法點(diǎn)亮，因此需結(jié)合LED燈的電流和電壓來選取上拉電阻。

3）信號速率

在IIC的總線上需要增加上拉電阻，上拉電阻太大，會減慢信號由低向高電平轉(zhuǎn)變的時間，上升沿變緩，影響信號上速率。

總結(jié)

IIC總線選擇開漏輸出的原因?yàn)橥仆燧敵龃嬖诙搪凤L(fēng)險；且使用開漏輸出可以實(shí)現(xiàn)線與功能；在進(jìn)行上拉電阻選擇時，必須根據(jù)實(shí)際需要選擇電阻值不能太大也不能太?。唤ㄗh上拉電阻可選用1.5K，2.2K，4.7K。