漏极开路是什么意思？漏极开路输出/输出及其原理介绍

漏极开路或者集电极开路输出引脚只是一个接地的晶体管，每当在栅极上施加高输入时，漏极和源极就会短路。每当在栅极上施加低输入时，漏极和源极就会断开连接。

所以为简单起见，漏极开路就像一个开关，它会根据给定的输入信号进行连接或断开连接。在本文中，将简单介绍漏极开路的电路及其工作原理等内容。

输入/输出配置

漏极开路常见于许多集成电路中，这有助于多个设备使用处于下拉操作模式的单线连接。这根单线也是双向的，因此由于许多设备在一条公共线上互连，因此它的双向特性将对电路变得非常重要。

在配置方面，漏极开路具有带推挽的可编程输出配置。数字输出的操作有两种模式，一种是推挽模式，另一种是漏极开路模式。

在漏极开路模式下进行操作时，较高的晶体管将被禁用，0继续接地，输出1将断开到Vio的引脚并保持浮动。当在推挽模式下完成配置时，0将输出引脚接地，1将连接到Vio。下面是漏极开路和推挽模式的比较：

开关

• 推挽将包含两个开关，一个开关接地，另一个开关连接到Vcc。
• 漏极开路仅由一个接地的开关组成。

输出

• 在推挽模式中，如果输出引脚变高，则引脚通过开关接地。当输出引脚变为低电平时，该引脚将随着开关关闭而开始浮动。
• 在漏极开路模式中，如果输出为高引脚，则通过NPN开关连接到Vdd。如果输出为低电平，则该引脚将在PNP开关的帮助下接地。

能量消耗

• 推挽功耗非常低，因为它不需要任何上拉电阻。
• 由于在开启时通过负载电阻漏电，因此漏极开路需要高功耗。

运行速度

• 与推挽模式相比，漏极开路的开关速度较慢。
• 推挽模式运行速度快。

负载

• 推挽模式不会驱动外部负载。
• 漏极开路模式将直接驱动小于或等于10ma的外部负载。

信号

• 推挽无法将各种传感器的Vout信号组合到公共总线上。
• 漏极开路能够切换高于或低于Vdd电源电压的电压。

另外，在漏极开路与集电极开路中，漏极开路是CMOS，集电极开路是BJT。当电流较低时，BJT的饱和电压略高于FET的RDS引起的压降。

漏极开路GPIO

• PMOS在漏极开路配置中不存在，输出有高电平或悬空两种可能性。
• NMOS将通过在输出数据寄存器中提供0来激活，并且I/O引脚接地。
• 当给定且I/O状态未定义时，输出数据寄存器将使端口处于Hi-Z。
• 要解决此问题，必须激活内部上拉电阻或另一个提供外部上拉电阻。当上拉电阻被激活时，I/O引脚将其状态变为Vdd。

漏极开路配置的输出模式只不过是顶部的PMOS晶体管根本不存在。当晶体管关闭时，漏极将打开，因此输出将浮动。开漏输出配置不能上拉引脚只能下拉引脚。GPIO的开漏输出配置是无用的，除非它具有上拉能力：

所以，要在实际应用中使用它，它必须与外部上拉电阻或内部上拉电阻一起使用。在目前的情况下，所有MCU都支持每个GPIO引脚的内部上拉电阻，但必须使用GPIO配置来激活或停用它们

如何驱动LED

为了首先能够驱动LED，在将LED连接到引脚后激活内部上拉电阻。要打开LED，只需将1作为输入，这样它就会反转为0，晶体管将关闭。当它关闭时，上拉电阻将帮助LED被驱动至Vcc。同样，如果想关闭LED，只需将0输入即可，这样晶体管就会导通，从而使 LED 关闭。

需要注意的是，内部上拉电阻的值是固定的，其范围从10千欧到250千欧，完全可以满足实际应用程序的运行。

在漏极开路MOSFET中，MOSFET就像一个晶体管，能够处理更高的电压。晶体管的开关行为由基极控制。当IC输出流向基极时，如果流过IC输出的电流很少，电流将通过晶体管开启，同样，电流将不会流过晶体管。晶体管通过基于IC的数十亿晶体管制成的电路控制电流和电压电位的流动。

当NPN晶体管打开但连接到外部引脚时，它是一个集电极开路，这将使晶体管在激活时切换到地。这趋向于电流吸收器和电流源获得电流，但方向不同。

在漏极开路 I²C中，无论何时使用 I²C，串行时钟引脚和串行数据引脚都将处于其配置中。为了使总线正常工作，必须在内部或外部为每个引脚连接上拉电阻。I²C总线中上拉电阻的正确值取决于总线的总电容和总线工作的频率。但是可以通过考虑I²C总线速度电容等来计算上拉电阻的值，但电阻值范围为4.7千欧到10千欧有效。

总结

漏极开路通常应用于场效应管（FET）的保护电路中。在正常操作中，场效应管的漏极通常与负极连接。如果漏极开路，会导致场效应管不再导电，从而保护电路免受电流过载或短路的损害。此外，漏极开路也可用于信号调节电路中，以控制电路的输出信号。