為了讓同學(xué)們更加清楚的了解開集、開漏與推挽輸出，今天我們就詳解這兩者之間的區(qū)別與應(yīng)用場(chǎng)景。

開極、開漏輸出與推挽輸出是我們?cè)趯W(xué)習(xí)電子電路的必須要掌握的知識(shí)點(diǎn)，也是我們?cè)谠O(shè)計(jì)控制系統(tǒng)時(shí)必須要用到的知識(shí)點(diǎn)。

先從他們的原理開始講：

首先是開集輸出，集就是指的三極管的集電極了。下圖就是集電極開路輸出的兩種形式：

第一種是NPN型開集輸出，就是在電路沒有接入負(fù)載時(shí)，如果輸入信號(hào)為高電平，輸出就是低電平；如果輸入為低電平，輸出為高阻態(tài)。當(dāng)接入負(fù)載時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)，三極管導(dǎo)通，電流經(jīng)過負(fù)載流過三極管；輸入為低電平時(shí)，三極管截止，負(fù)載中無(wú)電流流過。

第二種是PNP型開集輸出，和NPN的情況正好相反的。在電路未接入負(fù)載時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)輸出為高電平；輸入為高電平時(shí)輸出為高阻態(tài)；當(dāng)接入負(fù)載時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)三極管導(dǎo)通，電流經(jīng)過三極管流過負(fù)載；輸入為高電平時(shí)三極管截止，負(fù)載中無(wú)電流流過。

這兩種形式聽上去有點(diǎn)繞，其實(shí)只要掌握了一種的原理，另外一種就是相反的，很好記。

了解了開集輸出，那么開漏輸出也就很好理解了。它是指MOS管漏極開路輸出結(jié)構(gòu)。它也是分成兩種形式：

第一種是N溝道MOS開漏輸出，在電路未接入負(fù)載時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)輸出為低電平；輸入為低電平時(shí)輸出為高阻態(tài)；當(dāng)接入負(fù)載時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)為高電平時(shí)MOS管導(dǎo)通，電流經(jīng)過負(fù)載流過MOS管；輸入為低電平時(shí)MOS管關(guān)斷，負(fù)載中無(wú)電流流過；

第二種是P溝道MOS開漏輸出，在電路未接入負(fù)載時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)輸出為高電平；輸入為高電平時(shí)輸出為高阻態(tài)；當(dāng)接入負(fù)載時(shí)，當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)MOS管導(dǎo)通，電流經(jīng)過MOS管流過負(fù)載；輸入為高電平時(shí)MOS管關(guān)斷，負(fù)載中無(wú)電流流過。

開集和開漏輸出結(jié)構(gòu)在輸出原理上是相通的，只是通過2中不同的器件來(lái)完成輸出，以上這兩種電路是用于負(fù)載驅(qū)動(dòng)，電路的驅(qū)動(dòng)能力取決于器件信號(hào)與電源功率。當(dāng)我們把負(fù)載電阻更換為上拉/下拉電阻，就可以讓這個(gè)電路作為電平轉(zhuǎn)換電路使用。

接下來(lái)說(shuō)說(shuō)推挽輸出，推挽輸出一般由2個(gè)三極管或2個(gè)MOS管組成，推挽輸出的特點(diǎn)就是驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，在不加外部負(fù)載時(shí)，可以正常輸出高電平和低電平，我們以三極管組成的推挽電路為例做電路分析，當(dāng)輸入信號(hào)為低電平時(shí)，Q3關(guān)斷，Q4導(dǎo)通，輸出為低電平；輸入為高電平時(shí)，Q3導(dǎo)通，Q4關(guān)斷，輸出為高電平。下圖為推挽輸出結(jié)構(gòu)圖：

這里有小伙伴就比較迷惑，既然推挽輸出的驅(qū)動(dòng)輸出穩(wěn)定，而且驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)，那為啥還要去用開集或開漏輸出結(jié)構(gòu)呢？他們應(yīng)用場(chǎng)合有什么區(qū)別呢？

舉兩種應(yīng)用場(chǎng)景，就知道他們的妙用了。第一種，以STM32的I/O端口位的基本結(jié)構(gòu)為例，下圖是單片機(jī)的I/O輸出結(jié)構(gòu)圖，由一個(gè)P-MOS與N-MOS組成，通過配置，可以通過控制P-MOS與N-MOS的導(dǎo)通，使輸出配置為開漏或推挽輸出。

當(dāng)P-MOS禁止時(shí)，輸出配置為開漏輸出，開漏模式一般應(yīng)用在I2C、SMBUS通訊等需要“線與”功能的總線電路中，除此之外，還用在電平不匹配的場(chǎng)合，如需要輸出5伏的高電平，就可以在外部接一個(gè)上拉電阻，上拉電源為5伏，把GPIO設(shè)置為開漏模式，由上拉電阻和電源向外輸出5伏的電平。當(dāng)P-MOS使能時(shí)，輸出配置為推挽輸出，這時(shí)候單片機(jī)就可以正常輸出高、低電平了。

I/O端口位的基本結(jié)構(gòu)

其實(shí)，對(duì)開集、開漏的使用，最大的應(yīng)用場(chǎng)景就是在工控場(chǎng)景的PLC系統(tǒng)里，不管是PLC的輸出，還是傳感器的輸出，大部分都采用的是開集輸出，這里使用開集輸出的原因就是可以實(shí)現(xiàn)不同傳感器電平的兼容，也可以實(shí)現(xiàn)傳感器并聯(lián)到同一個(gè)PLC的DI輸入點(diǎn)，如果傳感器采用推挽輸出，在一個(gè)PLC的DI輸入點(diǎn)上接入單個(gè)傳感器時(shí)，工作時(shí)沒問題的，當(dāng)將2個(gè)傳感器并聯(lián)到同一個(gè)PLC的DI輸入點(diǎn)，若一個(gè)傳感器輸出高電平，另外一個(gè)傳感器輸出低電平，這時(shí)候就會(huì)造成短路，損壞傳感器。

歐姆龍接近傳感器基本結(jié)構(gòu)

歐姆龍?jiān)隽渴?a href="http://www.www27dydycom.cn/tags/編碼器/" target="_blank">編碼器基本結(jié)構(gòu)

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　　審核編輯：湯梓紅