前言

本文引用keysking的视频图片，优质up主keysking视频入口【【开漏? 推挽? 都是些什么鬼? 动画帮你一网打尽】【STM32入门教程-2024】第5集 关于STM32 GPIO内部的那些事】https://www.bilibili.com/video/BV1zG4y1K78S?vd_source=3ee6392fc99183fa58201d2ba34330e6

一、推挽输出

1.什么是推挽输出？

• 由两个晶体管（通常是 MOSFET 或 BJT）组成，一个连接在电源（Vcc/Vdd）和输出引脚之间（上管，通常是 P 型），另一个连接在输出引脚和地（GND）之间（下管，通常是 N 型）。

• 两个晶体管受互补信号控制，永远不会同时导通。

• 当输出需要为高电平（逻辑‘1’）时：上管导通（相当于开关闭合），下管截止（相当于开关断开）。输出引脚通过导通的上管直接连接到电源 Vcc/Vdd，输出高电平。

• 当输出需要为低电平（逻辑‘0’）时：上管截止（相当于开关断开），下管导通（相当于开关闭合）。输出引脚通过导通的下管直接连接到地 GND，输出低电平。

写入高电平  形成电位差  pmos闭合  nmos打开

写入低电平  电位差为零  pmos打开  nmos 闭合

2.推挽输出的特点

推挽输出 (Push-Pull)

1. 结构： 内部有上管（连电源）和下管（连地），互补导通。

2. 输出电平：

   • 输出高电平 ≈ 电源电压 (Vcc/Vdd)。

   • 输出低电平 ≈ 地 (GND)。

3. 驱动能力： 强。高低电平都由内部晶体管主动驱动（低阻抗）。

4. 上拉电阻： 不需要。

5. 速度： 快。电平跳变沿陡峭。

6. 线与 (Wire-AND)： 不能！直接相连会短路。

7. 电平转换： 通常不能直接实现。

8. 典型应用： GPIO输出、驱动普通负载（LED、继电器）、时钟信号、标准数字逻辑门。

二、开漏输出

1.什么是开漏输出？

• 输出级只有下拉晶体管（通常是 N 沟道 MOSFET 或 NPN BJT），连接在输出引脚和地（GND）之间。

• 没有连接到电源（Vcc/Vdd）的上拉晶体管。 输出引脚是“开路的”（对于 MOS 管是漏极开路，对于三极管是集电极开路）。

• 当需要输出低电平（逻辑‘0’）时：下拉晶体管导通（相当于开关闭合），将输出引脚拉低到 GND。

• 当需要输出高电平（逻辑‘1’）时：下拉晶体管截止（相当于开关断开）。此时，输出引脚处于高阻态（浮空状态），本身无法输出高电平。

• 为了获得高电平，必须在输出引脚外部连接一个上拉电阻到所需的电源电压（Vpu）。 当晶体管截止时，外部上拉电阻将输出引脚拉高到 Vpu。

• 只有nmos工作，pmos一直处于断开状态

• 当写入高电平或低电平时，电位差都为零，小灯都不会亮起

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• 如果将GND改为外部5V，高电平时，电位差依旧为零，然而低电平时，由外部5v提供电压，形成电位差，小灯亮起

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2.开漏输出的特点

1. 结构： 只有下拉管（连地），无上管（连电源）。

2. 输出电平：

   • 输出低电平 ≈ 地 (GND) （由内部管拉低）。

   • 输出高电平 = 外部上拉电阻连接的电压 (Vpu) （当内部管截止时）。

3. 驱动能力：

   • 低电平驱动：强（内部管拉低）。

   • 高电平驱动：弱（完全依赖外部上拉电阻）。

4. 上拉电阻： 必须接外部上拉电阻到所需电压 (Vpu)。

5. 速度： 较慢（高电平上升速度取决于外部上拉电阻和负载电容）。

6. 线与 (Wire-AND)： 可以！多个输出能直接并联在一条总线上（加一个公共上拉）。

7. 电平转换： 可以（通过改变 Vpu 实现不同电压接口）。

8. 典型应用： I2C/SMBus/1-Wire 总线、电平转换、驱动高于芯片电压的负载、中断/复位线（允许多源触发）

总结

推挽输出时小灯是由芯片内部电压驱动，而开漏输出没有驱动能力，需要依靠外部电压