推挽输出、开漏输出、三态输出原理详解

前言

2020年在学校调单片机的时候，我第一次接触数字控制器的输入输出信号。当查阅其输入、输出描述时，推挽输出、开漏输出、三态输出这些概念我真的非常难以理解，为什么起这么奇怪的名字？不就是高低电平、高阻这么几个玩意吗？搞这么复杂……

现在看来，这么广泛运用的电路设计，必然有其合理之处。今天，我们一起来一探究竟。

推挽输出

电路结构简化图如上图所示，其中下管为N增强型，上管为P增强型。这里输入输出逻辑是反相，不影响电路原理。

当输入信号为高电平时，等价于输出结点电容（集成电路工艺产生的寄生电容）对地放电，输出端呈现低电平，这就是”挽“过程。

当输入信号为低电平时，等价于电源对输出结点电容充电，输出端呈现高电平，这就是”推过程“。

那么，为什么要使用两个MOS管呢？上面MOS管用上拉电阻不好吗？电阻在集成电路中是昂贵元件，MOS管的导通电阻更节省成本。

开漏输出

简易电路图为上图所示，其中虚线框内为内部电路。

按照我们平常的思路推算，当输入为高电平时，输出是低电平，但是当输入为低电平时，发现输出是不明确的。

当外部加上拉电阻到VDD后，我们的输出就变成了VDD，所以开漏输出电路可作为电平转换电路。

三态输出

直接放图，相当于推挽输出加了一个高阻输出的使能开关。