推挽输出、开漏输出、上拉和下拉电阻总结

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前言

此文章是为了共同进步，如有错误请联系更正

开漏输出和推挽输出是模电中很基础的一部分，但很多做嵌入式软件的同学对此硬件基本原理不是很熟悉，所以写此文章，一方面自己巩固与一下。另一方面，帮做纯软件的同学讲解一下（尤其我女朋友）。

一、开漏是什么？

开漏可能有些人觉得陌生，但是对OD一定很熟悉，比如
GPIO_Mode_Out_OD
这是STM32的GPIO的开漏输出模式。
没错，OD就是open drain，开漏的意思。就是漏极开放的意思。
我用cadence简单画了个图：
相当于MCU局部的IO口

=图1=

然后对于做纯软件的同学，NMOS和PMOS的区别，然后栅极源极漏极这些感兴趣可以补一下，图里面我已经写出来，可以看到漏极是开放的。
知道Nmos是栅极为高电平时导通，低电平不导通即可

上拉电阻

图1是没有接上拉电阻的MCU的局部简化图。可以看到

当controller写入1时，mos导通，相当于导线，相当于漏极那边连的东西直接接地，所以是输出低电平。
当controller写入0时，mos不导通，外面悬空了，相当于漏极那边连的东西是未知的，可能随负载的电平而变化，所以不能确定电平。

但是接上拉电阻后：

当controller写入1时，mos导通，相当于导线，vcc、电阻和地形成回路，所以是OUT端口输出低电平。
当controller写入0时，mos不导通，vcc、电阻和地形成回路，所以是OUT端口被拉到VCC，输出高电平。

下拉电阻

下拉一般就是把电压拉到GND。笔者目前对下拉的经验及认知就是比如：
芯片的使能pin接地，这样相当于规定初始状态为不使能，然后接入MCU来控制。如下图：

相当于EN直接和电阻和GND相连，默认就是低电平了，然后接入别的MCU来控制使能。

二、推挽是什么？

同样地，在STM32的GPIO输出模式中，应该很熟悉这个：
GPIO_Mode_Out_PP
Push-Pull，就是推挽，简称PP。下面用图像说明一下PP:
用Circuit JS做了个动图
可以很明显的看出，推电流和挽电流的意思是啥，一个从发射极输出电流，一个从发射极进来电流，“推”电流和把电流“挽”过来，是不是很形象

上面这个动图是两个三极管，但一般芯片的GPIO口是两个mos管，如下图：

上面是PMOS管，下面是NMOS管，如上图这样连接就是推挽电路。
注意PMOS管导通电压是低电平，NMOS是高电平导通，下面讲解会用到这点

当controller写入1时，NMOS导通，PMOS截至，相当于漏极那边连的东西直接接地，所以是输出低电平。
当controller写入0时，NMOS截至，PMOS导通，相当于漏极那边连的VCC，所以输出高电平。
所以推挽输出能直接输出高低电平

总结

后续不定期进行补充，欢迎大家一起讨论交流！