GPIO之推挽输出和开漏输出

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疑问

GPIO配置为输出时会有两种模式,一种叫推挽输出,一种叫开漏模式。那什么是推挽输出,什么又是开漏输出呢?

三种输出状态

如下图所示为将GPIO配置为输出时的内部示意图:
GPIO之推挽输出和开漏输出
由上图可以看出,GPIO的输出状态完全取决于两个MOS管Q1和Q2的导通状态:

  1. Q1导通、Q2关断,此时输出接VCC,输出高电平;
  2. Q1关断、Q2导通,此时输出接地,输出低电平;
  3. Q1关断、Q2关断,此时输出浮空,相对与其它点的电阻无穷大,呈现高阻态;
  4. Q1导通、Q2导通,此时VCC直接对地短路,会烧毁MOS管,所以此状态不会也不允许存在。

所以,将GPIO配置为输出时,其只会处于以上1、2、3三种状态(即高电平、低电平、高阻态)之一。

推挽输出

首先,我们把上文中提到的1、2两种状态(即高电平、低电平)拿出来,组成一个组合。这便是我们对GPIO输出最基本的认知,要么输出高电平,要么输出低电平。

当输出高电平时,电流按下图箭头所示流出去,我们称之为,把电流推出去。
GPIO之推挽输出和开漏输出
当输出低电平时,电流按下图箭头所示流进来,我们称之为,把电流挽回来。
GPIO之推挽输出和开漏输出
所以,所谓的推挽,其实描述的是GPIO输出高低电平时电流的一个动作而已。

开漏输出

然后我们将上文中的2、3两种状态(即低电平、高阻态)拿出来,组成一个组合。

不难发现,在2、3两种状态中Q1都是关断的,所以可以认为它就是不存在,如下图:
GPIO之推挽输出和开漏输出
此时,MOS管的漏极等于啥也没接,处于一个开路状态,所以这个模式称之为开漏模式

那开漏模式有什么用呢?

  1. 改变高电平的电压
    比如说现在想用这个GPIO去控制一个芯片的enable引脚,如下图所示:
    GPIO之推挽输出和开漏输出
    后面芯片的enable引脚只支持3.3V输入,但是GPIO输出的高电平却由5V。如果用推挽模式输出5V的话就可能会把后面芯片烧毁。所以我们就需要使用开漏模式,同时外接一个上拉电阻。此时,将Q2关断时(即高阻态),enable引脚就被上拉电阻拉到了3.3V,也就是高电平,如下图所示:
    GPIO之推挽输出和开漏输出
    同样的,当Q2导通时,enable引脚就接地被拉到了低电平。
    这样便可实现5V单片机对3.3V芯片的控制。
  2. 多个GPIO控制同一个输入
    如下图所示用两个GPIO去控制一个芯片的enable:
    GPIO之推挽输出和开漏输出
    如果用推挽模式的话,当上面的GPIO输出高电平,下面的GPIO输出低电平时,两个GPIO之间就短路了,会烧毁MOS管。
    此时,我门将两个GPIO设置为开漏模式,再外接一个上拉电阻,如图:
    GPIO之推挽输出和开漏输出
    这样的话,只要有任意一个GPIO输出为低电平时,enable都会被拉低。只有当两个GPIO为高阻态时,enable才会被拉高。

所以,开漏输出一般都会配置一颗外部的上拉电阻。


参考:推挽 开漏 高阻 这都是谁想出来的词??文章来源地址https://www.toymoban.com/news/detail-417741.html

到了这里,关于GPIO之推挽输出和开漏输出的文章就介绍完了。如果您还想了解更多内容,请在右上角搜索TOY模板网以前的文章或继续浏览下面的相关文章,希望大家以后多多支持TOY模板网!

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