GPIO的推挽输出和开漏输出以及其优缺点分析

开漏输出与推挽输出的比较开漏输出：OC门的输出就是开漏输出；OD门的输出也是开漏输出。

TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。

它可以吸收很大的电流，但是不能向外输出电流。

所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。

OC门开漏输出和OD门开漏输出都是为了同一个目的，都是为了实现逻辑器件的线与逻辑，当然选用不同的外接电阻也可以实现外围驱动能力的增加。

当你应用此电路的时候，要注意应用时要加上拉电阻接电源，这样才能保证逻辑的正确，在电阻上要根据逻辑器件的扇入扇出系数来确定，但一般mos电路带载同样的mos电路能力比较强，所以电阻通常可以选择2.2k，4.9k这样一些常用的。

推挽输出与开漏输出的区别推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现 线与 需要用OC(open collector)门电路.是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小,效率高。

输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。

所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。

同理，开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。

开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。

一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。

完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。

如图1所示：组成开漏形式的电路有以下几个特点：1. 利用 外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。

当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。

推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强( 一般20ma 以内).推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制, 总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现线与需要用OC(open collector) 门电路.是两个参数相同的三极管或MOSFET以推挽方式存在于电路中, 各负责正负半周的波形放大任务, 电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小,效率高。

输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。

/////////////////////////////////////////////////////////////////////开漏电路特点及应用在电路设计时我们常常遇到开漏( open drain )和开集( open collector )的概念。

本人虽然在念书时就知道其基本的用法，而且在设计中并未遇的过问题。

但是前两天有位同事向我问起了这个概念。

我忽然觉得自己对其概念了解的并不系统。

近日，忙里偷闲对其进行了下总结。

所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET勺漏极。

同理，开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。

开漏电路就是指以MOSFET勺漏极为输岀的电路。

一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。

完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。

如图1 所示：组成开漏形式的电路有以下几个特点：1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。

当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up , MOSFET到GND IC内部仅需很下的栅极驱动电流。

如图1。

2.可以将多个开漏输岀的Pin ，连接到一条线上。

形成“与逻辑” 关系。

如图1，当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为0 了。

开漏和推挽到底啥区别？开漏和推挽到底有什么区别？开漏和推挽区别在于：开漏：输出端相当于三极体的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行。

适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内)。

推挽输出：可以输出高，低电平，连线数字器件。

开漏电路就是指以MOS FET的漏极为输出的电路。

一般的用法是会在漏极外部的电路新增上拉电阻。

完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。

推挽结构一般是指两个三极体分别受两互补讯号的控制，总是在一个三极体导通的时候另一个截止。

微控制器IO口开漏和推挽的区别微控制器IO埠开漏就是只有一个对地的mos管没有上拉电阻，漏极开路就是什么都不接，推挽输出就是对地对电源各有一个mos管，高电平时对电源的mos管导通对地mos管截止，低电平对地的mos 管导通对电源mos管截止，希望你能理解微控制器io口设定推挽和开漏的区别设定推挽模式，只能是输出模式，而输出高低电平的驱动电流都很大。

而开漏模式，即可作为输出，也可作为输入。

作输出时，要输出高电平，需要外加上拉电阻。

作输入时，要求处理高电平状态，才能读外部引脚。

推挽和半桥区别大概说说；1）推挽电路管子大都工作线上性区，半桥电路的管子则工作在开关状态；2）推挽电路管子大都采用NPN、PNP / N沟道、P沟道的配对形式，或是等效形式，如达林顿结构；半桥电路的管子因为都工作在开关状态，不必采用极性配对的管子；推挽半桥区别反激最简单，一个变压器，一个开关管，一个输出二极体正激在上面的基础上，多一个储能电感，次级多一个续流二极体推挽，两个开关管，一个变压器（变压器初级抽头），次级也抽头，两个输出二极体半桥，跟推挽相近，但变压器没有抽头，次级同推挽全桥，有四个开关，次级同推挽BOOT升压电压和推挽升压的区别BOOT升压（降压）电路是通过开关管和储能元件（电感或电容)的配合达到升压或降压的目的，主电路工作在开关状态。

推挽电路通过电晶体和变压器的配合达到升压或降压目的，主电路可以工作在模拟或者开关状态。

GPIO输入输出各种模式详解GPIO（General Purpose Input/Output）是通用输入输出口，用于连接外部设备和单片机。

在单片机中，GPIO可以配置为输入或输出模式，同时还有三种特殊的模式：推挽模式、开漏模式和准双向端口模式。

下面将从原理、使用场景和配置方法三个方面详细介绍这三种模式。

推挽模式（Push-Pull Mode）是GPIO输出的常见模式，也是默认的输出模式。

当GPIO输出引脚处于高电平状态时，推挽模式会提供高电平输出（通常为Vcc电源电平），而当GPIO输出引脚处于低电平状态时，推挽模式会提供低电平输出（通常接地）。

推挽模式的优势在于输出电流大，能够提供较强的驱动能力，适用于直接驱动大功率负载的场景。

例如，通过GPIO控制LED灯等外设时，推挽模式可以稳定提供给LED所需的驱动电流，保证LED的正常工作。

开漏模式（Open-Drain Mode）是GPIO输出的另一种模式。

当GPIO输出引脚处于高电平状态时，开漏模式会将输出引脚拉到高阻态，而当GPIO输出引脚处于低电平状态时，开漏模式会将输出引脚拉到地。

开漏模式需要通过一个外接上拉电阻将输出引脚连接到Vcc电源电平上。

开漏模式的优势在于输出可以与其他器件共享同一个总线，通过总线上的上拉电阻或其他器件的驱动电源提供高电平。

开漏模式适用于多个GPIO输出的引脚需要共享一个总线的场景，例如，使用I2C总线协议时，多个GPIO引脚可以共享SDA（数据线）和SCL（时钟线）。

准双向端口（Quasi-Bidirectional Port）是GPIO输入输出的特殊模式，常见于外设总线接口中。

准双向端口可以既作为输入又作为输出，且在不同的时间片段进行输入输出操作。

准双向端口的原理是通过一个三态门和一个外接上拉电阻实现的。

当GPIO处于输出模式时，三态门使得GPIO输出到外设；而当GPIO处于输入模式时，三态门处于高阻态，外设可以将信号输入到GPIO中。

一、推挽输出：可以输出高、低电平，连接数字器件；推挽结构一般是指两个三极管分别受两个互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个截止。

高低电平由IC的电源决定。

推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，各负责正负半周的波形放大任务，电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。

输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。

推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

二、开漏输出：输出端相当于三极管的集电极，要得到高电平状态需要上拉电阻才行。

适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20mA以内）。

开漏形式的电路有以下几个特点：1、利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。

当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经上拉电阻、MOSFET到GND。

IC内部仅需很小的栅极驱动电流。

2、一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的，因为开漏引脚不连接外部的上拉电阻时，只能输出低电平，如果需要同时具备输出高电平的功能，则需要接上拉电阻，很好的一个优点是通过改变上拉电源的电压，便可以改变传输电平。

比如加上上拉电阻就可以提供TTL/CMOS电平输出等。

（上拉电阻的阻值决定了逻辑电平转换的速度。

阻值越大，速度越低功耗越小，所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。

）3、开漏输出提供了灵活的输出方式，但是也有其弱点，就是带来上升沿的延时。

因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电，所以当电阻选择小时延时就小，但功耗大；反之延时大功耗小。

所以如果对延时有要求，则建议用下降沿输出。

4、可以将多个开漏输出连接到一条线上。

通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系，即“线与”。

可以简单的理解为：在所有引脚连在一起时，外接一上拉电阻，如果有一个引脚输出为逻辑0，相当于接地，与之并联的回路“相当于被一根导线短路”，所以外电路逻辑电平便为0，只有都为高电平时，与的结果才为逻辑1。

请简述gpio端口中推挽输出模式的基本原理(一)GPIO端口中推挽输出模式基本原理什么是GPIO端口GPIO（General Purpose Input/Output）通用输入输出端口，是现代微控制器中一个常见的功能模块。

它可以是输入端口，如读取按键输入状态；也可以是输出端口，如控制LED灯状态等操作。

推挽输出模式是什么在GPIO的输出端口中，有不同的工作模式。

其中，推挽输出模式（Push-Pull）是最常见的一种。

推挽输出可以将输出信号的电平快速地变化，比如在LED灯的开关控制中，推挽输出的变化速度较快，它通过输出电平的高低来控制外部电路的开关。

推挽输出模式的基本原理推挽输出模式的基本原理是使用微控制器的引脚将输出的高电平或低电平传递到外部电路中。

推挽输出能够提供相对稳定的输出电压，因此被广泛使用在各种应用场景中。

推挽输出模式是由微控制器的引脚驱动的。

当输出引脚处于高电平时，传递到外部电路中的电压将保持稳定的高电平。

在低电平时，传递到外部电路中的电压将保持稳定的低电平。

因此，推挽输出可以在不同状态（高电平，低电平）下连接到外部电路中。

推挽输出模式可将输出电压快速变化，因此在控制LED灯或其他设备的开关状态时，是一个非常实用的工作模式。

当需要快速切换开关状态时，推挽模式可以通过改变GPIO输出引脚电压，实现快速反转输出信号的状态。

总结推挽输出模式是GPIO端口中一种应用广泛的工作模式。

通过使用微控制器的引脚，可以在外部电路中提供稳定的输出电压。

推挽输出模式的快速反转输出信号的状态，特别适用于LED灯的开关控制等操作。

推挽输出模式的优缺点优点1.速度快：推挽输出模式可以快速切换输出电平，提高了系统的动态响应速度。

2.输出有效：推挽输出模式对应用的硬件要求较低，不需要特殊的电路才能使输出有效稳定。

3.稳定性高：GPIO端口在推挽输出模式下可以形成一个相对稳定的电平输出，这可以满足一些特殊应用需要。

缺点1.功耗大：推挽输出模式需要同时消耗高电平和低电平电流，消耗的功率比其他输出模式要大。

推挽输出、开漏输出、上拉输入区分与总结发布时间: 2012-08-09 10:50:42 来源: EDA中国推挽输出,开漏输出,上拉输入,区分以及上拉输入、下拉输入、浮空输入、模拟输入的区别最近在看数据手册的时候，发现在Cortex-M3里，对于GPIO的配置种类有8种之多：（1）GPIO_Mode_AIN 模拟输入（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入（4）GPIO_Mode_IPU 上拉输入（5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出（7）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出（8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出对于刚入门的新手，我想这几个概念是必须得搞清楚的，平时接触的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入这三种，但一直未曾对这些做过归纳。

因此，在这里做一个总结：推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件; 推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。

高低电平由IC的电源低定。

推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。

输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。

推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

详细理解：如图所示，推挽放大器的输出级有两个“臂”（两组放大元件），一个“臂”的电流增加时，另一个“臂”的电流则减小，二者的状态轮流转换。

对负载而言，好像是一个“臂”在推，一个“臂”在拉，共同完成电流输出任务。

当输出高电平时，也就是下级负载门输入高电平时，输出端的电流将是下级门从本级电源经VT3拉出。

这样一来，输出高低电平时，VT3 一路和VT5 一路将交替工作，从而减低了功耗，提高了每个管的承受能力。

单片机I/O口推挽输出与开漏输出的区别推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其吸收电流的能力相对强(一般20ma以内).推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.我们先来说说集电极开路输出的结构。

集电极开路输出的结构如图1所示，右边的那个三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路（左边的三极管为反相之用，使输入为“0”时，输出也为“0”）。

对于图1，当左端的输入为“0”时，前面的三极管截止（即集电极C跟发射极E之间相当于断开），所以5V电源通过1K电阻加到右边的三极管上，右边的三极管导通（即相当于一个开关闭合）；当左端的输入为“1”时，前面的三极管导通，而后面的三极管截止（相当于开关断开）。

我们将图1简化成图2的样子。

图2中的开关受软件控制，“1”时断开，“0”时闭合。

很明显可以看出，当开关闭合时，输出直接接地，所以输出电平为0。

而当开关断开时，则输出端悬空了，即高阻态。

这时电平状态未知，如果后面一个电阻负载（即使很轻的负载）到地，那么输出端的电平就被这个负载拉到低电平了，所以这个电路是不能输出高电平的。

再看图三。

图三中那个1K的电阻即是上拉电阻。

如果开关闭合，则有电流从1K电阻及开关上流过，但由于开关闭其它三个口带内部上拉），当我们要使用输入功能时，只要将输出口设置为1即可，这样就相当于那个开关断开，而对于P0口来说，就是高阻态了。

对于漏极开路（OD）输出，跟集电极开路输出是十分类似的。

将上面的三极管换成场效应管即可。

这样集电极就变成了漏极，OC就变成了OD，原理分析是一样的。

另一种输出结构是推挽输出。

推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关，当要输出高电平时，上面的开关通，下面的开关断；而要输出低电平时，则刚好相反。

比起OC或者OD来说，这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。

单片机IO口推挽、开漏输出、准双向IO详解加入论坛的方式：在公众号对话框内，输入数字“1”，即可进入论坛，无需注册，就是这么简单。

诚邀您的加入。

在学单片机和选用逻辑器件的时候我们常别人说这款芯片是推挽输出驱动能力强，这个引脚是开漏输出需要加上拉电阻。

是不是有时候感觉一头雾水？今天就详解一下推挽和开漏，以后你买芯片的时候就可以和别人大声理论了。

1. 什么是推挽输出推挽输出既可以输出低电平，也可以输出高电平，可以直接驱动功耗不大的数字器件。

2. 推挽输出电路的结构推挽电路是由两个三极管或MOSFET，以推挽方式存在于电路中，电路工作时，两只对称的开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高、既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

其示意结构如下图所示：1. 当内部输出1电平时，上边的MOS管导通同时下边的MOS管截至，IO口输出高电平；2. 当内部输出0电平时，上边的MOS管截至同时下边的MOS管导通，IO口输出低电平；3. 什么是开漏输出开漏输出只能输出低电平，如果要输出高电平必须通过上拉电阻才能实现。

就类似于三极管的集电极输出。

4. 开漏输出电路的结构如上图：1. 内部输出1时MOS管截止，输出与地断开，这时候IO口其实是没有驱动能力的，需要外部连接上拉电阻才能输出高电平，才能驱动数字器件；2. 内部输出0时MOS管导通，输出低电平，所以开漏能输出低电平；5. 准双向IO在学51单片机的时候老师告诉我们，51单片机的IO口是准双向的，什么是准双向的？示意如下：其结构类似于开漏输出，只不过是把上拉电阻集成到了单片机内部。

6. IO口如何应用对于推挽输出的IO口可以直接输出高低电平驱动功耗较小的数字器件，但对于开漏输出的话必须要在外部接上拉电阻才行。

比如说LPC11C14单片机的片上I2C资源就是开漏输出的，如果要使用这两个引脚做输出就必须加上拉电阻，如下图所示：进入论坛的方式：在公众号对话框内，输入数字“1”，即可进入论坛，无需注册，就是这么简单。

标题：深度探讨GPIO的八种工作模式特点及应用场景在嵌入式系统中，GPIO（General Purpose Input/Output）是非常重要的接口，它可以在数字电路中扮演着非常重要的作用。

GPIO的工作模式多种多样，每种模式都有其特点和应用场景。

在本文中，我将深度探讨GPIO的八种工作模式特点以及在实际应用中的各种场景。

1. 输入模式- 简介：输入模式是最基础的GPIO工作模式，用于将外部信号输入到嵌入式系统中。

- 特点：具有高电平或低电平的状态，并能够接收外部传感器、开关等设备的信号。

- 应用场景：用于接收按钮、传感器等外部设备的输入信号，如温度传感器、光敏电阻等。

2. 输出模式- 简介：输出模式是将嵌入式系统中的数字信号输出到外部设备中。

- 特点：可以输出高电平或低电平的数字信号，控制外部设备的状态。

- 应用场景：用于控制LED灯、蜂鸣器、继电器等外部设备，实现各种实际应用。

3. 推挽输出- 简介：推挽输出是一种特殊的输出模式，可以输出较大的电流。

- 特点：输出信号可以直接驱动负载，不需要外部电路，具有较高的可靠性。

- 应用场景：用于驱动电机、舵机等高电流负载的驱动，如智能小车、机械臂等项目。

4. 开漏输出- 简介：开漏输出是一种适合于多路设备共享总线的输出模式。

- 特点：可用于实现多设备共享总线，并且可以实现硬件控制的通信协议。

- 应用场景：用于I2C、SPI等多设备共享总线的通信协议，以及控制LED显示器、LCD屏幕等设备。

5. 三态输出- 简介：三态输出是一种可以对外输出、内部拉高或拉低的输出模式。

- 特点：可以使输出引脚处于高阻态，避免对总线的冲突。

- 应用场景：多设备共享总线的通信协议中，避免总线冲突，保证通信的准确性。

6. 模拟输入- 简介：模拟输入模式是用于接收模拟信号的输入模式。

- 特点：可以接收模拟信号，并将其转换成数字信号，进行后续的处理。

- 应用场景：用于接收模拟传感器信号，如声音传感器、光线传感器等，进行模拟信号处理。

首先我们来建立开漏输出与推挽输出的模型吧!这两幅图是开漏输出的简化模型!推挽输出实际上应是把图三的电阻也换成一个开关(即场效应管)，当上面开关接通，下面关断时，输出高电平;当上面开关关断，下面开关接通时，输出低电平;当二者都关断时，呈高阻态，此时可以输入信号。

当然不允许两者同时接通，所以才叫推挽，即同一时刻二者最多只能有一个工作。

为什么要有开漏输出?因为它有以下优点：1.利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动;2.可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。

形成“与逻辑” 关系。

如果是推挽输出显然是不行的,因为假如你把要”与”的I/O口都挂到一条线上,那么在一些高一些低的情况下显然会烧掉场效应管(原因是两个场效应管直接连通了,联想上面的模型去想吧)3.可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。

比如你想这个I/O口输出3.3V 电平,那么只需要把上拉电平设为3.3V就OK了撒!这个5V的51单片机也可以输出3.3V电平了,呵呵!但前提是用P0口哈!那开漏输出又有什么不足的呢?1.输出电流低,因为上拉电阻一般取的比较大(为了减少静态功耗),所以驱动力不足,而推挽输出用的是场效应管,当然驱动能力强了.2. 带来上升沿的延时，因为上升沿是通过外接上拉无源电阻对负载充电的，当电阻选择小时延时就小、但功耗大，反之延时大功耗小。

推挽输出的优点:1.驱动能力强,因为用的是场效应管,当然驱动能力强了.2.真正的双向口推挽输出的缺点:1.不能把两个都是推挽输出的CMOS门级相连,这样当一高一低时很容易因功耗过大烧管子,推挽输出一般用于驱动.关于双向口与准双向口!什么是准双向口?首先我们要明白什么是双向口?双向口是指输入输出口具有三态，即输出高，输出低，和输入高阻态例如PO口作为地址/数据复用口时就是完全意义上的双向口,它的上下两个场效应管交替工作,当上面的场效应管工作时,输出1,当下面的场效应管工作时,输出0,当两个都不工作时,为高阻输入态.此时实际上就和推挽输出没有两样。

首先看以下STM32的GPIO的原理图如下：
当端口配置为输出时：
开漏模式：输出0时，N-MOS导通，P-MOS不被激活，输出0。

输出1时，N-MOS高阻，P-MOS不被激活，输出1（需要外部上拉）；
此模式可以把端口作为双向IO使用。

个人解释：开漏模式的意思是上图的“输出控制”并不控制标注为“1”的线，让P-MOS不被激活（相当于没有这个器件），只有N-MOS。

此时，我们反推的话：
当输出即“3”线为0时，说明N-MOS导通了，也就是当某一条件下“输出控制”
控制2线，让N-MOS导通，结果就可以得到“3”出输出为0。

当输出“3”为1
时，说明N-MOS在“输出控制”的控制下没有工作，呈高阻态，那么“3”线则
是N-MOS的漏脚悬空，若想输出1，必须要外部上拉。

与51单片机的P0口类似，使用0的时候没问题，使用1的话需要外部加上拉。

推挽模式：输出0时，N-MOS导通，P-MOS高阻，输出0。

输出1时，N-MOS高阻，P-MOS导通，输出1（不需要外部上拉）。

个人解释：此种模式即在“输出控制”的条件下，N-MOS和P-MOS都是存在的，但是同时只有一个工作，具体可以百度。

当输出即“3”线为0的时，反推，
说明P-MOS是没有工作的（高阻），可以把此时的P-MOS当做一个大电阻，并且
上拉了，所以这里对比开漏模式的话不需要外部上拉。

N-MOS是导通的。

当输出
即“3”线为1时，反推，此时P-MOS是没有导通的，而N-MOS是没有工作的（高
阻）。

GPIO输入输出各种模式（推挽、开漏、准双向端口）详解概述能将处理器的GPIO（General Purpose Input and Output）内部结构和各种模式彻底弄清楚的人并不多，最近在百度上搜索了大量关于这部分的资料，对于其中很多问题的说法并不统一。

本文尽可能的将IO涉及到的所有问题罗列出来，对于有明确答案的问题解释清楚，对于还存在疑问的地方也将问题提出，供大家讨论。

概括地说，IO的功能模式大致可以分为输入、输出以及输入输出双向三大类。

其中作为基本输入IO，相对比较简单，主要涉及的知识点就是高阻态；作为输出IO，相比于输入复杂一些，工作模式主要有开漏（Open Drain）模式和推挽（Push-Pull）模式，这一部分涉及的知识点比较多；对于输入输出IO，容易产生疑惑的地方是准双向和双向端口的区别。

下面就按照这样的顺序依次介绍各个模式的详细情况。

输入IO这里所说的输入IO，指的是只作为输入，不具有输出功能。

此时对于input引脚的要求就是高阻（高阻与三态是同一个概念）。

基本输入电路的类型大致可以分为3类：基本输入IO电路、施密特触发输入电路以及弱上拉输入电路。

先从最基本的基本输入IO电路说起，其电路如图1所示。

图1其中的缓冲器U1是具有控制输入端，且具有高阻抗特性的三态缓冲器。

通俗地说就是这个缓冲器对外来说是高阻的，相当于在控制输入端不使能的情况下，物理引脚与内部总线之间是完全隔离的，完全不会影响内部电路。

而控制输入端的作用就是可以发出读Pin状态的操作指令。

其过程如图2所示。

图 2这种基本电路的一个缺点是在读取外部信号的跳变沿时会出现抖动，如下图所示。

图 3于是施密特触发输入电路就是解决了上述这种抖动的问题，其经过施密特触发器后的信号如图4所示。

图 4对于输入电路还存在另外一个问题，就是当输入引脚悬空的时候，输入端检测到的电平是高还是低？当输入信号没有被驱动，即悬空(Floating)时，输入引脚上任何的噪声都会改变输入端检测到的电平，如图5所示。

推挽输出与开漏输出的区别开漏输出：OC门的输出就是开漏输出；OD门的输出也是开漏输出。

TTL电路有集电极开路OC门，MOS管也有和集电极对应的漏极开路的OD门，它的输出就叫做开漏输出。

它可以汲取很大的电流，但是不能向外输出电流。

所以，为了能输入和输出电流，它使用的时候要跟电源和上拉电阻一齐用。

OC门开漏输出和OD门开漏输出都是为了同一个目的，都是为了实现规律器件的线与规律，当然选用不同的外接电阻也可以实现外围驱动力量的增加。

当你应用此电路的时候，要留意应用时要加上拉电阻接电源，这样才能保证规律的正确，在电阻上要依据规律器件的扇入扇出系数来确定，但一般mos电路带载同样的mos电路力量比较强，所以电阻通常可以选择2.2k，4.9k这样一些常用的。

推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件;开漏输出:输出端相当于三极管的集电极. 要得到高电平状态需要上拉电阻才行. 适合于做电流型的驱动,其汲取电流的力量相对强(一般20ma以内).推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的掌握,总是在一个三极管导通的时候另一个截止.要实现线与需要用OC(open collector)门电路.是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小,效率高。

输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。

所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。

同理，开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。

开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。

一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。

完整的开漏电路应当由开漏器件和开漏上拉电阻组成。

如图1所示：组成开漏形式的电路有以下几个特点：1. 利用外部电路的驱动力量，削减IC内部的驱动。

当IC内部MOSFET 导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。

单片机IO口的输出模式详细分析
 IO也叫GPIO，即通用输入输出端口，主要有一下几种模式，普通输入，模拟输入，开漏输出，推挽输出，另外还可附加配置浮空，上拉或者下拉，或者复用。

普通输入就是读取ttl电平的逻辑值，不多解释；模拟输入对外表现为高阻，一方面可以在启用内部adc的时候使用，另一方面降低不用端口的电流，减小功耗；开漏输出简单讲就是逻辑1输出高阻态，逻辑0输出低电平，因此需要外部上拉电阻，看似麻烦但是好处是可以做逻辑电平转换，天生带‘线与’的功能；而推完输出就是强制拉高或拉低电平（不超过IO电流输出能力的前提下），不需要外部上拉了。

上下拉电阻在不同系列STM32里不太一样，有的只能输入才有，有的输入输出共用，和外部上下拉差不多，不过阻值不小，上下拉能力有限。

复用就不说了，主要是后端与片上外设连线的关系，和IO关系不是太大。

 单片机IO口输出一般有准双向口输出、推挽输出、开漏输出等。

下面介绍这三种输出模式。

 准双向口输出：准双向口输出就是可作为输出也可作为输入口，因此这个口是不定的，是准双向类型，不用重新I/O口的输出状态。

准双向口有3个上拉晶体管以便根据不同的需要设置表不同的参数。

这三个晶体管分别是起到强上拉、极弱上拉、弱上拉功能。

鉴于网友们对于开漏输出和推挽输出都不是很明白，我把网上所有关于开漏和推挽的讲解都做了整合，虽然不是原创，但也希望大家都可以从中获益！！推挽输出与开漏输出的区别单片机学习之推挽输出与漏极开路输出方式push- pull输出就是一般所说的推挽输出，在cmos电路里面应该较cmos输出更合适，因为在cmos里面的push－pull输出能力不可能做得双极那么大。

输出能力看ic内部输出极n管p管的面积。

和开漏输出相比，push－pull的高低电平由ic的电源低定，不能简单的做逻辑操作等。

push－pull是现在cmos电路里面用得最多的输出级设计方式。

一.什么是oc、od集电极开路门(集电极开路oc 或源极开路od)open-drain是漏极开路输出的意思，相当于集电极开路(open-collector)输出，即ttl中的集电极开路（oc）输出。

一般用于线或、线与，也有的用于电流驱动。

open-drain是对mos管而言，open-collector是对双极型管而言，在用法上没啥区别。

开漏形式的电路有以下几个特点：1.利用外部电路的驱动能力，减少ic内部的驱动。

或驱动比芯片电源电压高的负载.2. 可以将多个开漏输出的pin，连接到一条线上。

通过一只上拉电阻，在不增加任何器件的情况下，形成“与逻辑”关系。

这也是i2c，smbus等总线判断总线占用状态的原理。

如果作为图腾输出必须接上拉电阻。

接容性负载时，下降延是芯片内的晶体管，是有源驱动，速度较快；上升延是无源的外接电阻，速度慢。

如果要求速度高电阻选择要小，功耗会大。

所以负载电阻的选择要兼顾功耗和速度。

3.可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。

例如加上上拉电阻就可以提供ttl/cmos电平输出等。

4.开漏pin不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平。

一般来说，开漏是用来连接不同电平的器件，匹配电平用的。

5.正常的cmos输出级是上、下两个管子，把上面的管子去掉就是open-drain了。

GPIO的推挽输出和开漏输出以及其优缺点分析GPIO的推挽输出和开漏输出以及其优缺点分析GPIO的功能，简单说就是可以根据自己的需要去配置为输入或输出。

但是在配置GPIO管脚的时候，常会见到两种模式：开漏（open-drain，漏极开路）和推挽（push-pull）。

Push-Pull推挽输出输出的器件是指输出脚内部集成有一对互补的MOSFET，当Q1导通、Q2截止时输出高电平；而当Q1截止导通、Q2导通时输出低电平。

Push-pull输出，实际上内部是用了两个晶体管（transistor），此处分别称为top transistor 和bottom transistor。

通过开关对应的晶体管，输出对应的电平。

top transistor打开（bottom transistor 关闭），输出为高电平；bottom transistor打开（top transistor关闭），输出低电平。

Push-pull即能够漏电流（sink current），又可以集电流（source current）。

其也许有，也许没有另外一个状态：高阻抗（high impedance）状态。

除非Push-pull需要支持额外的高阻抗状态，否则不需要额外的上拉电阻。

Open-Drain开漏输出开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。

指内部输出和地之间有个N沟道的MOSFET（Q1），这些器件可以用于电平转换的应用。

输出电压由Vcc决定。

Vcc可以大于输入高电平电压VCC（up －translate）也可以低于输入高电平电压VCC（down－translate）。

Open-drain输出，则是比push-pull少了个top transistor，只有那个bottom transistor。

（就像push-pull中的那样）当bottom transistor关闭，则输出为高电平。

此处没法输出高电平，想要输出高电平，必须外部再接一个上拉电阻（pull-up resistor）。

推挽输出、开漏输出、上拉输入区分与总结发布时间: 2012-08-09 10:50:42 来源: EDA中国推挽输出,开漏输出,上拉输入,区分以及上拉输入、下拉输入、浮空输入、模拟输入的区别最近在看数据手册的时候，发现在Cortex-M3里，对于GPIO的配置种类有8种之多：（1）GPIO_Mode_AIN 模拟输入（2）GPIO_Mode_IN_FLOATING 浮空输入（3）GPIO_Mode_IPD 下拉输入（4）GPIO_Mode_IPU 上拉输入（5）GPIO_Mode_Out_OD 开漏输出（6）GPIO_Mode_Out_PP 推挽输出（7）GPIO_Mode_AF_OD 复用开漏输出（8）GPIO_Mode_AF_PP 复用推挽输出对于刚入门的新手，我想这几个概念是必须得搞清楚的，平时接触的最多的也就是推挽输出、开漏输出、上拉输入这三种，但一直未曾对这些做过归纳。

因此，在这里做一个总结：推挽输出:可以输出高,低电平,连接数字器件; 推挽结构一般是指两个三极管分别受两互补信号的控制,总是在一个三极管导通的时候另一个截止。

高低电平由IC的电源低定。

推挽电路是两个参数相同的三极管或MOSFET,以推挽方式存在于电路中,各负责正负半周的波形放大任务,电路工作时，两只对称的功率开关管每次只有一个导通，所以导通损耗小、效率高。

输出既可以向负载灌电流，也可以从负载抽取电流。

推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

详细理解：如图所示，推挽放大器的输出级有两个“臂”（两组放大元件），一个“臂”的电流增加时，另一个“臂”的电流则减小，二者的状态轮流转换。

对负载而言，好像是一个“臂”在推，一个“臂”在拉，共同完成电流输出任务。

当输出高电平时，也就是下级负载门输入高电平时，输出端的电流将是下级门从本级电源经VT3拉出。

这样一来，输出高低电平时，VT3 一路和VT5 一路将交替工作，从而减低了功耗，提高了每个管的承受能力。

开漏(Open-Drain)和推挽(Push-Pull)输出推荐到论坛| 收藏漏级开路即高阻状态，适用于输入/输出，其可独立输入/输出低电平和高阻状态，若需要产生高电平，则需使用外部上拉电阻或使用如LCX245等电平转换芯片。

有些朋友，尤其是未学过此方面知识的朋友，在实际工作中将I/O 口设置为漏开，并想输出高电平，但向口线上写1后对方并未认出高电平，但用万用表测量引脚确有电压，这种认为是不对的，对于高阻状态来说，测量电压是无意义的，正确的方法应是外加上拉电阻，上拉电阻的阻值=上拉电压/芯片引脚最大灌（拉）电流。

推挽方式可完全独立产生高低电平，推挽方式为低阻，这样，才能保证口线上不分走电压或分走极小的电压（可忽略），保证输出与电源相同的高电平，推挽适用于输出而不适用于输入，因为若对推挽（低阻）加高电平后，I=U/R，I会很大，将造成口的烧毁。

对与C8051F的很多型号片子，将I/O口设置为推挽方式的做法为：PnMDOUT=0xff，Pn=0x00，这样设置I/O口为推挽，并输出低电平（可降低功耗）将I/O口设置为漏开方式的做法为：PnMDOUT=0x00，Pn=0x11，这样设置I/O口为漏开。

如果学过三极管放大电路一定知道，前置单管放大器和功放末级放大电路的区别。

单片机内部的逻辑经过内部的逻辑运算后需要输出到外面，外面的器件可能需要较大的电流才能推动，因此在单片机的输出端口必须有一个驱动电路。

这种驱动电路有两种形式:其中的一种是采用一只N型三极管（npn或n沟道），以npn三极管为例，就是e接地，b接内部的逻辑运算，c 引出，b受内部驱动可以控制三极管是否导通但如果三极管的c极一直悬空，尽管b极上发生高低变化，c极上也不会有高低变化，因此在这种条件下必须在外部提供一个电阻，电阻的一端接c(引出脚）另一端接电源，这样当三极管的b有高电压是三极管导通，c电压为低，当b为低电压时三极管不通，c极在电阻的拉动下为高电压，这种驱动电路有个特点：低电压是三极管驱动的，高电压是电阻驱动的（上下不对称），三极管导通时的ec内阻很小，因此可以提供很大的电流，可以直接驱动led甚至继电器，但电阻的驱动是有限的，最大高电平输出电流=(vcc-Vh)/r；另一种是互补推挽输出，采用2只晶体管，一只在上一只在下，上面的一只是n型，下面为p型（以三极管为例），两只管子的连接为：npn（上）的c连vcc，pnp（下）的c接地，两只管子的ee,bb相连，其中ee作为输出（引出脚），bb接内部逻辑，这个电路通常用于功率放大点路的末级（音响），当bb接高电压时npn管导通输出高电压，由于三极管的ec电阻很小，因此输出的高电压有很强的驱动能力，当bb接低电压时npn截至，pnp导通，由于三极管的ec电阻很小因此输出的低电压有很强的驱动能力，简单的例子，9013导通时ec电阻不到10欧，以Vh=2.5v，vcc=5v计算，高电平输出电流最大=250MA，短路电流500ma，这个计算同时告诉我们采用推挽输出时一定要小心千万不要出现外部电路短路的可能，否则肯定烧毁芯片，特别是外部驱动三极管时别忘了在三极管的基极加限流电阻。