PNP与NPN哪个是“源”与”漏“的浑水

仍然还有人在问我，编码器NPN和PNP输出，到底哪个是源型与漏型输出？推挽与互补输出、正逻辑与负逻辑是什么概念，能不能再讲的清晰一点。太多的传感器编码器一些最基础的简单的概念。我本以为自动化行业都已在高谈无人化黑灯工厂的高大上，这些几十年前的“小儿科”东西不会再有人来写的，却由于某些日系大品牌PLC培训人员过去所散布的错误，搞到自动化行业这些最基础概念到现在有些还有自相矛盾、混乱，困扰新手而不太容易明白的地方，甚至选错型，导致现场接上去没有了信号。而网络上太多的抄袭与拼凑，正确的错误的各有自相矛盾之处混在一起的还在那里继续，更造成初学者的困惑。

记得在几年前一次展会上，我去听某个日系品牌PLC的讲座，某培训师讲到编码器，从“加上电池就是绝对编码器，不加电池就是增量编码器”的错误，到把源型漏型说反的，把编码器部分讲的一本正经地胡说八道。没有办法，那个日系品牌自己并没有编码器，而日系品牌PLC的产品宣传培训却已渗透到学校教育，让新人以为他们大品牌讲的就以为是“对”的技术，大约也只有我老生常谈，再趟一下这个PNP与NPN哪个是“源”与”漏“的浑水。

一，NPN与PNP

NPN与PNP是指晶体管三极管，P是英文正电极性缩写，N是负电极性，这是两种不同极性组合的三极管，三极管的主要作用是信号放大与开关输出。

二，NPN与PNP的集电极开路放大电路（OC门）的特别性：饱和放大的开关输出

集电极开路是三极管放大电路其中的一种特别应用，C集电极置高电平，E发射极置低电平，当B基极送入小信号，在集电极获得饱和放大的开关信号输出，在数字电路中就是“1”。集电极开路放大电路有时简称OC门。

在自动化行业，已经直接把“PNP”与“NPN”表示为PNP集电极开路放大电路的信号输出，和NPN集电极开路放大电路的输出。

PNP型集电极开路的电源与信号公共端在低电平，也称为共阴。

NPN型集电极开路的电源与信号公共端在高电平，也称为共阳。

由于有信号流向的不同和公共端接线方式的不同，PNP信号与NPN信号也要与对应的接收电路极性匹配，也即PNP接收电路接收PNP信号，和NPN接收电路接收NPN信号。

三，源型与漏型是“源性放大电路”与“漏性放大电路”的简称，是相对于信号放大器的电流流向形象化。

三极管集电极开路电路是送入一个小信号，放大到一个开关信号在集电极输出，这与传感器感应到一个物理量传感信号再输出一个开关电信号，在电路上是吻合的。因此很多传感器选择了这类NPN与PNP集电极开路输出类型。而增量编码器的脉冲输出也是一个高低电平脉冲的变化，因此早期的增量编码器很多也都选择了这种NPN与PNP的集电极开路输出类型。

源型与漏型是PNP与NPN放大电路的电流流向的一种形象化表述，最初是由日系PLC引入这样的简称，在日系语系用中文字表达的一种方式，在原来的中国学校教育中并不怎么使用“源型”与“漏型”这样简称概念表述，而是用PNP与NPN。在欧系自动化产品中更不该有这两个日系中文字简称的概念的出现。但随着日系品牌自动化产品的大量引入，并将这个中文字简称概念词带入了。而日系表述与我们的理解往往很多时又恰恰是相反的。某些欧系品牌PLC因为也想要接管经济型日系PLC的市场，竟然也轧一脚的挤进了这个使用“源”和“漏”而混乱的队伍。

在集电极开路输出的电路中，由于三极管极性的方向性，NPN型放大电路，其中的集电极信号电流是由负载端向发射级0V流向的，相当于这个电路是个漏斗，当输出开关打开时信号是吸入流过这个漏斗到0V的，当有信号放大时，放大的信号电流流向与信号流方向是相反的，好比是一个漏斗形吸入放大，以这样的理解，NPN放大电路应该称为“漏型”放大并输出。

而在PNP型集电极开路电路中，在有信号放大并输出时，信号电流是从放大器输出的，放大电流与信号流方向一致，相当于放大器就是有源头的输出，以这样的理解，PNP放大电路也称为“源型”放大并输出。

但是如果单从PLC角度而言，PLC是有输入与输出的不同，从PLC端看，信号的输出是PLC？还是PLC是信号的接收并再放大？事实上现在的传感器与编码器信号输出都已经集成了放大整形后再输出，PLC接收端无需再放大，所以“源”和“漏”应该是面向传感器编码器去判断。而日系PLC培训仅仅是为了自己理解的方便，一概站在PLC端去理解信号，那样对于PLC接收编码器信号，电流流向正好又是反过来的了，以至于“源”与“漏”概念混乱了。

现在的PLC接收（输入）无需放大器的就可接收编码器和传感器信号，去凑什么“源”和“漏”的热闹？只有PLC的输出还会有“源”和“漏”的概念。

实际上除了在日系PLC使用,其他的PLC并无必要去使用“源”和“漏”这样的简称，而可以直接用PNP与NPN。

PNP是低电压作为公共线，NPN是高电压作为公共线，只要这个接线没搞错，似乎“源”与“漏”即使概念搞反了也没关系。但是，另外一个概念“正逻辑与负逻辑”也跟着错的话，会造成信号的反相。

四，正逻辑与负逻辑

在PNP型电路中，其电源与信号的公共端是在低电平0V，当输入在低电平时与公共端没有电压差，也就没有放大的开关信号输出（数字量为0），只有当输入是高电平时与公共端形成电压差而有放大的开关信号高电平输出，这种信号在高电平时有效的（数字量为1）数字模式，称为PNP正逻辑。

在NPN型电路中，其电源与信号的公共端是在高电平（这个放大电路特性），当输入在高电平时，输入输出没有电压差，也就没有开关信号输出（数字量为0），只有当输入是低电平时（形成漏斗）与输出端形成电压差而有开关信号输出，这种信号在低电平时有效的（数字量为1）数字模式，称为NPN负逻辑。

五，推挽式（HTL）输出，push-pull

推挽式、推拉式、push-pull、HTL

9—30V推挽输出是一对三极管，NPN和PNP的匹配组合，在正信号时有PNP放大输出（源信号推出），在负信号时有NPN放大输出（漏斗型信号“拉”入），也称为推拉输出（PUSH-PULL）由此而来，因此推挽式电路可以兼容在PNP电路和NPN接收电路中使用，取决于公共端的接法。由于相对于5V的信号输出是较高的电平，在欧系设备中也用HTL表示。

增量编码器的推挽式含反相6通道（HTL-G6）的互补输出

互补是数学编码的名称，好比在三角形里面有90度直角互补和180度直线互补。在开关逻辑信号中是指开关输出的逻辑互补，当原信号为1时，互补信号为0；当原信号为0时互补信号为1，这是信号的数学编码互补。在增量脉冲信号的一个脉冲周期内是指180度的相位反相互补。

增量编码器的( HTL-G6)推挽式互补6通道输出，是指无论是PNP接法还是NPN接法（取决于公共端接法），HTL-G6信号总是同时输出一组1和0，A+与A-，B+与B-，Z+与Z-的相互之间互补输出，例如A+与A-，当A+在1时，A-就在0；当A+在0时，A-就在1。

这种同时包含了互补信号的输出，对于对空间电磁场没有产生电磁场变化扰动，也就是最不易被空间电磁场干扰到，而这种互补信号如果配合双绞屏蔽电缆配对传输，抗干扰效果也更佳，信号往往可传输100米以上。推挽式互补输出HTL-G6也可以只接一个极性的信号输出，例如NPN或PNP的ABZ3根线，甚至只接AB，同样可以兼容使用并也有较强的抗干扰性能。HTL-G6因其同时具有兼容PNP、NPN、推挽，又抗干扰效果最佳，是理想的替换NPN和PNP集电极开路输出的先进电路输出。

上拉电阻与光偶接收

对于NPN型的信号输出，要接入PNP型接收电路是没法接收信号的（电流流向不同，公共端不同），那可以在NPN型输出的负载端接一个电阻，依靠采集电阻两端的电压取电压变化，也称为电压输出。因为NPN是低电平有效，采集电压时通过采集端极性的互换将其转为高电平有效（类似PNP型的高电平有效），把电压上拉了，因此这个电阻俗称“上拉电阻”。上拉电阻在信号频率较高时因热电阻而响应延迟，带来信号延迟失真，同时这段要采集的电压也较容易被干扰到。

这种用法更像是临时性应急，不建议一直使用。

光偶接收，用光偶接收信号，与电流流向无关，因此可兼容接收NPN和PNP，但是，NPN的负逻辑特性没有改变，信号是反相的，如果是编码器会造成AB相反相而输出旋转方向的反转，而对于Z相更是要注意输出是反相的，在0点是低电平，0点以外大部分是高电平。

NPN型编码器，该说再见了

三极管放大电路的应用有超过半个世纪了，随着传感器编码器的使用越来越普遍，其中以日系设备常用的NPN电路开始遇到了很多麻烦，其中最主要的是使用NPN型电路必须所有的接入都是NPN一致性的，公共端在电源的高电平共阳，而现在电控以欧洲为代表的设计都是公共端在0V共阴，这造成了公共端接线共阴还是共阳的混乱。尤其是现在很多的电机系统设备还要求0V接地，较多的NPN接入大面积的高电平共阳公共端，与大面积的0v接地与外壳形成了电容电压差，在设备通电与关机变化瞬间较容易冲击器件损坏。

结论：NPN器件尤其是NPN编码器如果与欧系电机设备混用，信号较易被干扰，器件较易被损坏。

而另一方面，随着HTL-6推挽式含反相信号的大量成功应用，这种兼容性强抗干扰好的使用成本已经大大降低，与原有的集电极开路输出成本相差已经很接近，其作为理想的替换NPN和PNP集电极开路输出，尤其是可替换掉容易造成公共端接线混乱的NPN型编码器。NPN编码器，该说再见了。