接口相关电路及概念

xiaoxiao2021-02-28  6

常见的几种接口路介绍下:

在接口描述中总会遇到漏极开路(OPEN DRAIN)和集电极开路(OPEN COLLECTOR)两种情形。从字面意思看,开路即什么也不接。漏极开路指的是MOSFET的漏极开路、三极管的集电极开路。英文缩写下就是OD门和OC门。

1、集电极开路输出

典型的集电极开路电路如图所示,Q2的集电极什么都不接,所以叫做集电极开路,Q1用于反相作用,输入“0”则Q1不导通,Q2导通输出连接到地,输出“0”。从图中我们可以知道集电极开路是无法输出高电平的,所以需使用上拉电阻且通过不同的上拉电压实现电平转换。多个OC门输出连在一起可实现“线与”逻辑关系。

2、漏极开路输出

典型的用法是在漏极外部的电路添加上拉电阻到电源,如图所示。完整的开漏电路包括开漏器件和开漏上拉电阻。上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的上升/下降沿的速度。阻值越大,速度越低,功耗越小。反之则相反。很多单片机器件的I/O脚就是漏极开路形式,或者可以配置成漏极开路输出形式。同理,可以将多个开漏输出的引脚连接到一条线上,这样就形成“线与逻辑”关系。再加上上拉电阻就可以实现任一路逻辑为0,总线为0,例:IIC判断总线是否占用。

同集电极开路一样,利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经上拉电阻,在经MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流,因此漏极开路也常用于驱动电路中。

3、推挽输出

在功率放大器电路中经常采用推挽放大器电路,这种电路中用两只三极管构成一级放大器电路,如图所示。两只三极管分别放大信号的正半周和负半周,两只三极管输出的半周信号在放大器负载上合并后得到一个完整周期的输出信号。

4、上下拉电阻

上拉电阻的主要作用在于提高输出信号的驱动能力、确定输入信号的电平(放干扰)等,具体表现为:

a、当TTL电路驱动COMS电路时,如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平,这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻,以提高输出高电平的值。

b、OC门电路必须加上拉电阻,一提高输出的高电平值。

c、为加大输出引脚的驱动能力,有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。

d、在COMS芯片上,为了防止静电造成损坏,不用的管脚不能悬空,一般接上拉电阻降低输入阻抗,提供泄荷通路。

e、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平,从而提供芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

f、提供总线的抗电磁干扰能力。

g、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰,加上下拉电阻是电阻匹配,有效的抑制反射波干扰。

上拉电阻阻值的选择原则包括:

a、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大:电阻大,电流小;

b、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小:电阻小,电流大;

c、对于高速电路,过大的上拉电阻可能边沿变平缓。

综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。

下拉电阻类似。

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