推輓輸出

推輓輸出

推輓輸出(英語:Push–pull output)是一種使用一對選擇性地從相連負載灌電流或者拉電流的器件的電路。它常常使用一對參數相同的功率三極體MOSFET管,以推挽方式存在於電路中。

基本介紹

  • 中文名:推輓輸出
  • 外文名:push-pull output
  • 產品:推挽放大器
  • 新產品:互補推挽放大器
  • 電路:一級放大器電路
  • 構成:兩隻三極體
  • 周期:正半周和負半周
簡介,推挽放大器,互補推挽放大器,

簡介

推挽電路使用兩個參數相同的三極體或MOSFET,以推挽方式存在於電路中,電路工作時,兩隻對稱的開關管每次只有一個導通,所以導通損耗小、效率高。輸出既可以向負載灌電流,也可以從負載抽取電流。推拉式輸出級既提高電路的負載能力,又提高開關速度。
推輓輸出常見的是圖騰柱輸出。
“圖騰柱輸出”常用於數字電路(如TTL)中。由於TTL與非門使用兩個垂直堆砌的同類型電晶體,中間用一個鉗位二極體隔開,與圖騰柱的結構相類似,因此其輸出級被稱為圖騰柱輸出。
開漏形式的電路有以下幾個特點:
1. 利用外部電路的驅動能力,減少IC內部的驅動。當IC內部MOSFET導通時,驅動電流是從外部的VCC流經R pull-up ,MOSFET到GND。IC內部僅需很小的柵極驅動電流。
2. 一般來說,開漏是用來連線不同電平的器件,匹配電平用的,因為開漏引腳不連線外部的上拉電阻時,只能輸出低電平,如果需要同時具備輸出高電平的功能,則需要接上拉電阻,很好的一個優點是通過改變上拉電源的電壓,便可以改變傳輸電平。比如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等。(上拉電阻的阻值決定了邏輯電平轉換的沿的速度 。阻值越大,速度越低功耗越小,所以負載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。)
3. OPEN-DRAIN提供了靈活的輸出方式,但是也有其弱點,就是帶來上升沿的延時。因為上升沿是通過外接上拉無源電阻對負載充電,所以當電阻選擇小時延時就小,但功耗大;反之延時大功耗小。所以如果對延時有要求,則建議用下降沿輸出。
4. 可以將多個開漏輸出的Pin,連線到一條線上。通過一隻上拉電阻,在不增加任何器件的情況下,形成“與邏輯”關係。這也是I2C,SMBus等匯流排判斷匯流排占用狀態的原理。補充:什麼是“線與”?:
在一個結點(線)上, 連線一個上拉電阻到電源 VCC 或 VDD 和 n 個 NPN 或 NMOS 電晶體的集電極 C 或漏極 D, 這些電晶體的發射極 E 或源極 S 都接到地線上, 只要有一個電晶體飽和, 這個結點(線)就被拉到地線電平上. 因為這些電晶體的基極注入電流(NPN)或柵極加上高電平(NMOS),電晶體就會飽和, 所以這些基極或柵極對這個結點(線)的關係是或非 NOR 邏輯. 如果這個結點後面加一個反相器, 就是或 OR 邏輯.
其實可以簡單的理解為:在所有引腳連在一起時,外接一上拉電阻,如果有一個引腳輸出為邏輯0,相當於接地,與之並聯的迴路“相當於被一根導線短路”,所以外電路邏輯電平便為0,只有都為高電平時,與的結果才為邏輯1。

推挽放大器

在功率放大器電路中大量採用推挽放大器電路,這種電路中用兩隻三極體構成一級放大器電路,兩隻三極體分別放大輸入信號的正半周和負半周,即用一隻三極體放大信號的正半周,用另一隻三極體放大信號的負半周,兩隻三極體輸出的半周信號在放大器負載上合併後得到一個完整周期的輸出信號。
推挽放大器電路中,一隻三極體工作在導通、放大狀態時,另一隻三極體處於截止狀態,當輸入信號變化到另一個半周后,原先導通、放大的三極體進入截止,而原先截止的三極體進入導通、放大狀態,兩隻三極體在不斷地交替導通放大和截止變化,所以稱為推挽放大器。

互補推挽放大器

“互補”是通過採用兩種不同極性的三極體,利用不同極性三極體的輸入極性不同,用一個信號來激勵兩隻不同極性的三極體,這樣可以不需要有兩個大小相等、相位相反的激勵信號。電路中,一個是NPN型三極體,另一個是PNP型三極體,兩隻三極體的基極相連,在兩管的基極加一個音頻輸入信號作推動信號。
兩管基極和發射極並聯,由於兩隻三極體的極性不同,基極上的輸入信號電壓對兩管而言一個是正向偏置,一個是反向偏置。當輸入信號為正半周時,兩管基極同時電壓升高,此時輸入信號電壓給一管加上正向偏置電壓,所以該管進入導通和放大狀態。由於基極電壓升高,對另一管來講加上反向偏置電壓,所以該管處於截止狀態。 輸入信號變化到負半周后,兩管基極同時電壓下降,給另一管正向偏置,使該管進入導通和放大狀態,而一管又進入截止狀態。
這種利用NPN型和PNP型三極體的互補特性,用一個信號來同時激勵兩隻三極體的電路,稱之為“互補”電路,由互補電路構成的放大器稱為互補放大器電路。由於兩個異極性管工作時,一隻三極體導通、放大,另一隻三極體截止,工作在推挽狀態,所以稱為互補推挽放大器。

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