单片机IO口推挽与开漏输出详解

详细解说开漏输出和推挽输出1,开漏输出(Open-Drain)首先讲一下集电极开路输出(Open-Collector)，单片机I/O常用的输出方式的开漏输出（Open-Drain），漏极开路电路概念中提到的“漏”是指MOSFET的漏极。

同理，集电极开路电路中的“集”就是指三极管的集电极。

在数字电路中，分别简称OD门和OC门。

典型的集电极开路电路如图所示。

电路中右侧的三极管集电极什么都不接，所以叫做集电极开路，左侧的三极管用于反相作用，即左侧输入“0”时左侧三极管截止，VCC通过电阻加到右侧三极管基极，右侧三极管导通，右侧输出端连接到地，输出“0”。

从图中电路可以看出集电极开路是无法输出高电平的，如果要想输出高电平可以在输出端加上上拉电阻。

因此集电极开路输出可以用做电平转换，通过上拉电阻上拉至不同的电压，来实现不同的电平转换。

用做驱动器，由于OC门电路的输出管的集电极悬空，使用时需外接一个上拉电阻Rp到电源VCC。

OC门使用上拉电阻以输出高电平，此外为了加大输出引脚的驱动能力，上拉电阻阻值的选择原则：从降低功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；从确保足够的驱动电流考虑应当足够小。

将OC门输出连在一起时，再通过一个电阻接外电源，可以实现“线与”逻辑关系。

只要电阻的阻值和外电源电压的数值选择得当，就能做到既保证输出的高、低电平符合要求，而且输出三极管的负载电流又不至于过大。

集电极开路输出除了可以实现多门的线与逻辑关系外，通过使用大功率的三极管还可用于直接驱动较大电流的负载，如继电器、脉冲变压器、指示灯等。

由于现在MOS管用普遍，而且性能要比晶体管要好，所以很多开漏输出电路，和后面要讲的推挽输出电路都用MOS管实现。

再来就是开漏输出电路，和集电极开路一样，顾名思义，开漏电路就是指从MOSFET的漏极输出的电路。

典型的用法是在漏极外部的电路添加上拉电阻到电源如图所示。

完整的开漏电路应由开漏器件和开漏上拉电阻组成。

open-drain 与 push-pull 】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岀。

但是在配置对此两种模式，有何区别和联系，下面整理了一些资料，来详细解释一下：Push-Pull推挽输出Open-Drain开漏输出有，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。

图表?1 Push-Pull 对比 Open-Drain输岀的器件是指输岀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导通时输岀低电 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transistor 和 bottom transistortop。

通过开关对应的晶体管，输岀对应的电平。

transistor 打开(bottom transistor闭)，输出为高电平； bottom transistor top关开漏电路就是指以 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 )。

开(top transistor 关闭)，输出低电平。

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

(就像 push-pull 中的那样) 平。

此处没法输岀高电平，想要输岀高电平， 当 bottom transistor 关闭，则输出为高电Push-pull 即能够漏电流(sink current )， 又可以集电流(source current )。

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。

单片机IO端口工作原理（P0端口,漏极开路,推挽,上拉电阻,准双向口）一、P0端口的结构及工作原理P0端口8位中的一位结构图见下图：输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态。

图中有一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为‘读锁存器’端）有效。

图中另一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为‘读引脚’的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。

D锁存器：一个触发器可以保存一位的二进制数（即具有保持功能），在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。

图中的锁存器，D 端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输入端），Q是输出端，Q 非是反向输出端。

对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP没有信号（也就是时序脉冲没有到来），这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。

如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。

数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据（即把上次的数据锁存起来了）。

如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。

多路开关：在51单片机中，当内部的存储器够用（也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器）时，P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。

那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为‘数据/地址’总线使用的选择开关了。

单片机IO端口工作原理（P0端口,漏极开路,推挽,上拉电阻,准双向口）一、P0端口的结构及工作原理P0端口8位中的一位结构图见下图：输入缓冲器：在P0口中，有两个三态的缓冲器，三态门有三个状态，即在其的输出端可以是高电平、低电平，同时还有一种就是高阻状态。

图中有一个是读锁存器的缓冲器，也就是说，要读取D锁存器输出端Q的数据，那就得使读锁存器的这个缓冲器的三态控制端（上图中标号为‘读锁存器’端）有效。

图中另一个是读引脚的缓冲器，要读取P0.X引脚上的数据，也要使标号为‘读引脚’的这个三态缓冲器的控制端有效，引脚上的数据才会传输到我们单片机的内部数据总线上。

D锁存器：一个触发器可以保存一位的二进制数（即具有保持功能），在51单片机的32根I/O口线中都是用一个D触发器来构成锁存器的。

图中的锁存器，D 端是数据输入端，CP是控制端（也就是时序控制信号输入端），Q是输出端，Q 非是反向输出端。

对于D触发器来讲，当D输入端有一个输入信号，如果这时控制端CP没有信号（也就是时序脉冲没有到来），这时输入端D的数据是无法传输到输出端Q及反向输出端Q非的。

如果时序控制端CP的时序脉冲一旦到了，这时D端输入的数据就会传输到Q及Q非端。

数据传送过来后，当CP时序控制端的时序信号消失了，这时，输出端还会保持着上次输入端D的数据（即把上次的数据锁存起来了）。

如果下一个时序控制脉冲信号来了，这时D端的数据才再次传送到Q端，从而改变Q端的状态。

多路开关：在51单片机中，当内部的存储器够用（也就是不需要外扩展存储器时，这里讲的存储器包括数据存储器及程序存储器）时，P0口可以作为通用的输入输出端口（即I/O）使用，对于8031（内部没有ROM）的单片机或者编写的程序超过了单片机内部的存储器容量，需要外扩存储器时，P0口就作为‘地址/数据’总线使用。

那么这个多路选择开关就是用于选择是做为普通I/O口使用还是作为‘数据/地址’总线使用的选择开关了。

推挽、开漏、强上拉、弱上拉、强下拉、弱下拉输出推挽输出: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).上拉电阻：1、当TTL电路驱动CMOS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于CMOS 电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。

2、OC（集电极开路）门电路必须加上拉电阻，才能使用。

3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。

4、在CMOS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。

5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

6、提高总线的抗电磁干扰能力。

管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。

7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

上拉电阻阻值的选择原则包括:1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。

2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。

3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。

综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。

对下拉电阻也有类似道理对上拉电阻和下拉电阻的选择应结合开关管特性和下级电路的输入特性进行设定，主要需要考虑以下几个因素：1. 驱动能力与功耗的平衡。

以上拉电阻为例，一般地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大，设计是应注意两者之间的均衡。

2．下级电路的驱动需求。

同样以上拉电阻为例，当输出高电平时，开关管断开，上拉电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流。

3．高低电平的设定。

不同电路的高低电平的门槛电平会有不同，电阻应适当设定以确保能输出正确的电平。

推挽、开漏、强上拉、弱上拉、强下拉、弱下拉输出推挽输出: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).上拉电阻：1、当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于CO-MS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。

2、OC（集电极开路）门电路必须加上拉电阻，才能使用。

3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。

4、在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。

5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

6、提高总线的抗电磁干扰能力。

管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。

7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

上拉电阻阻值的选择原则包括:1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。

2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。

3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。

综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。

对下拉电阻也有类似道理对上拉电阻和下拉电阻的选择应结合开关管特性和下级电路的输入特性进行设定，主要需要考虑以下几个因素：1. 驱动能力与功耗的平衡。

以上拉电阻为例，一般地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大，设计时应注意两者之间的均衡。

2．下级电路的驱动需求。

同样以上拉电阻为例，当输出高电平时，开关管断开，上拉电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流。

3．高低电平的设定。

不同电路的高低电平的门槛电平会有不同，电阻应适当设定以确保能输出正确的电平。

推挽输出、开漏输出、上拉输入区分与总结推挽输出：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。

又由于不论走哪一路，管子导通电阻都很小，使RC常数很小，转变速度很快。

因此，推拉式输出级既提高电路的负载能力，又提高开关速度。

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R pull-up ，MOSFET到GND。

IC内部仅需很下的栅极驱动电流。

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。

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。

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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。

lilei 6、提高总线的抗电磁干扰能力。

管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。

7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

上拉电阻阻值的选择原则包括: 1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。

2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。

3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。

综合考虑 以上三点,通常在1k到10k之间选取。

对下拉电阻也有类似道理 对上拉电阻和下拉电阻的选择应结合开关管特性和下级电路的输入特性进行设定，主要需要考虑以下几个因素： 1. 驱动能力与功耗的平衡。

以上拉电阻为例，一般地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大，设计时应注意两者之间的均衡。

2．下级电路的驱动需求。

同样以上拉电阻为例，当输出高电平时 ，开关管断开，上拉电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流。

3．高低电平的设定。

不同电路的高低电平的门槛电平会有不同，电阻应适当设定以确保能输出正确的电平。

以上拉电阻为例，当输出低电平时，开关管导通，上拉电阻和开关管导通电阻分压值应确保在零电平门槛之下。

4． 频率特性。

以上拉电阻为例，上拉电阻和开关管漏源级之间的电容和下级电路之间的输入电容会形成RC延迟，电阻越大，延迟越大。

上拉电阻的设定应考虑电路在这方面的需求。

下拉电阻的设定的原则和上拉电阻是一样的 OC门输出高电平时是一个高阻态，其上拉电流要由上拉电阻来提供，设输入端每端口不大于100uA,设输出口驱动电流约500uA，标准工作电压是5V，输入口的高低电平门限为0.8V(低于此值为低电平)；2V (高电平门限值)。

选上拉电阻时：500uA x 8.4K= 4.2即选大于8.4K时输出端能下拉至0.8V以下，此为最小阻值，再小就拉不下来了。

如果输出口驱动电流较大，则阻值可减小，保证下拉时能低于0.8V 即可。

当输出高电平时，忽略管子的漏电流，两输入口需200uA 200uA x15K=3V 即上拉电阻压降为3V，输出口可达到2V，此阻值为最大阻值，再大就拉不到2V了。

推挽输出、开漏输出、复用开漏输出、复用推挽输出以及上拉输入、下拉输入、浮空输入、模拟输入区别（Push-pull output, open drain output, multiplexing, multiplexing open drain output push-pull output and pull input and pull-down input, floatinginput, analoThe push-pull output, open drain output, multiplexing, multiplexing open drain output push-pull output and pull input and pull-down input, floating input, analog input differenceAbout Push-Pull Outputs, open drain outputs, multiplexed open drain outputs, and multiplexed Push-Pull OutputsPull down input, input, floating input, analog input and differenceWhen I read the data book recently, I found that there are 8 kinds of configuration for GPIO in Cortex-M3:(1) GPIO_Mode_AIN analog input(2) GPIO_Mode_IN_FLOATING floating input(3) GPIO_Mode_IPD pull down input(4) GPIO_Mode_IPU pull-up input(5) GPIO_Mode_Out_OD open drain output(6) GPIO_Mode_Out_PP push-pull output(7) GPIO_Mode_AF_OD multiplex open drain output(8) GPIO_Mode_AF_PP multiplex push-pull outputFor the novice, I think this concept is must know, usually contact is the most open drain push-pull output, output, pull the input of the three, but has not done up to these. So, here's a summary:Push-pull output: can output high, low level, connect digital devices; push-pull structure is generally refers to two transistors respectively by two complementary signal control, always in a triode conduction time another cut-off. The high and low levels are limited by the power of the IC.The push-pull circuit is the two parameter of the same transistor or MOSFET in push-pull mode exists in the circuit, each responsible for the positive and negative half cycles of wave amplification, circuit, power switch two symmetrical tube only one conduction,Therefore, the conduction loss is small and the efficiency is high. The output can either tap the load or extract the current from the load. The push-pull type output stage not only improves the load capacity of the circuit, but also increases the speed of switching.Detailed understanding:As shown, the output stage of the push-pull amplifier has twoarms (two sets of amplifying elements). When an arm current increases, another arm current decreases, and the two states rotate in turn. For load, it seems that a "arm" is pushing, a "arm" in the pull, together to complete the current output task. When the output high power, that is, the lower load gate input high power, the output current will be lower than the gate from the power supply through the VT3 pull out. In this way, when the output is high or low, the VT3 and the VT5 will work alternately, thus reducing the power consumption and improving the endurance of each tube. Because no matter which way to go, the resistance of the pipe is very small, so that the RC constant is very small, and the conversion speed is very fast. Therefore, the push-pull type output stage not only improves the load capacity of the circuit, but also improves the switching speed.Open drain output: the output is equivalent to the collector of the triode. In order to get a high level state, a pull-up resistor is needed. It is suitable for making current mode drivers and has relatively strong ability to absorb current (less than 20mA in general)The open drain circuit has the following characteristics:1. use external circuit drive capability to reduce IC internal drive. When the IC is internally MOSFET, the drive current is flowing from the external VCC through the R, pull-up, MOSFET to GND. The IC requires only a very low gate drive current.2. generally speaking,Open drain is a device used to connect different levels, withthe matching level, because the open drain pin is not connected to an external pull-up resistor, only the output low, if you need to have a high level output function requires a pull-up resistor, a good advantage is by changing the power supply voltage on it can change the transmission level. For example, with a pull-up resistor, you can provide TTL/CMOS level output. The resistance of the pull-up resistor determines the speed at which the level of the logic level is converted. The higher the resistance, the lower the speed, the smaller the power consumption, so the choice of load resistance should take into account both power consumption and speed3., OPEN-DRAIN offers flexible output, but also has its weakness, that is, to bring the delay along the rising edge. Because the rising edge charges the load through an external pull-up passive resistor, when the resistor is selected, the time delay is small, but the power consumption is large; on the contrary, the delay is large and the power consumption is small. Therefore, if the delay is required, it is recommended to use the falling edge output.4., you can connect multiple open drain Pin to one line. Througha pull-up resistor, a logical relationship is formed without increasing the number of devices. This is also the principle of I2C, SMBus and other buses to determine the bus occupancy status. Added: what is "line and"? :In a node (line), connect a pullup resistor to the collector C power VCC or VDD and N or NPN NMOS or drain D transistor, the transistor emitter E or S source are connected with a ground wire, as long as there is a transistor saturation, this node(line) is pull to the ground level.Because the base transistor current injection (NPN) or gate with high level (NMOS), the transistor will be saturated, so the base or gate of the node (line) is the relationship or non NOR logic. If this node is followed by an inverter is OR or logic.In fact, can be simply understood as: all pins are connected together, an external pull-up resistor, if there is a pin output to logic 0, equivalent to the ground, and the parallel loop "is equivalent to a wire short circuit, so the external circuit logic level is 0, only for high level, and the result is logic 1.For push-pull output and open drain output, the last one is outlined in the simplest form:This figure is on the left side of the push-pull output mode, the comparator output high power triode PNP usually below and above the pipe cut-off, NPN triode output level VS+; when the comparator output low on the contrary, PNP triode output and connected to low electrical level. The right side can be understood as open drain output, which needs to be pulled up.Floating input: input for floating, very authoritative interpretation has not been found, but from the following diagram to understand.The floating input is generally used for the external input keys, combined with the input part of the circuit diagram, Iunderstand the floating input condition, level IO is uncertain, completely decided by external input, if the pin is left unconnected in case of the level of the read port is uncertain.Pull input / pull-down input / analog input: these concepts are well understood and can be easily understood from the literal.Multiplex open drain output and multiplex push-pull output: this can be understood as the configuration of the GPIO port when it is used as the second function (that is not used as a universal IO port)Finally, a summary of the use of the situation:Select IO mode in STM32(1) _IN_FLOATING - floating input floating input, can do KEY identification, RX1(2) pull input _IPU - IO internal pull-up resistor input(3) bring down the input _IPD - IO internal pull-down resistor input(4) analog input _AIN - use ADC analog input or save power at low power consumption(5) open drain output _OUT_OD - IO output 0, connect GND, IO output 1, suspension, need external pull-up resistor, can realize the output high level. When the output is 1, the state of the IO port is pulled high by the pull-up resistor, butbecause it is an open drain output mode, the IO port can also be changed from an external circuit to a low level or constant. Can read the IO input level changes, the realization of C51 IO two-way function(6) push-pull output _OUT_PP - IO output, 0-, GND, IO output, 1 - VCC, read input value is unknown(7) multiplex function push-pull output _AF_PP - chip internal and external functions (I2C, SCL, SDA)(8) the open drain output of multiplex function _AF_OD - chip internal and external functions (TX1, MOSI, MISO.SCK.SS)STM32 settings instance:(1) simulation using the I2C open drain output _OUT_OD, pull-up resistor, can output 0 and 1 readings; first GPIO_SetBits (GPIOB, GPIO_Pin_0); pull up, then you can read the value of IO; GPIO_ReadInputDataBit (GPIOB, GPIO_Pin_0);(2) if the supreme resistance is high, the IO default; need to read the value of IO, you can use the pull input _IPU and float input _IN_FLOATING and open drain output _OUT_OD;。

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: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、开漏、强上拉、弱上拉、强下拉、弱下拉输出[转]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).上拉电阻：1、当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平（一般为3.5V），这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。

2、OC（集电极开路）门电路必须加上拉电阻，才能使用。

3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻。

4、在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。

5、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

6、提高总线的抗电磁干扰能力。

管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。

7、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

上拉电阻阻值的选择原则包括:1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大；电阻大，电流小。

2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小；电阻小，电流大。

3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。

综合考虑以上三点,通常在1k到10k之间选取。

对下拉电阻也有类似道理对上拉电阻和下拉电阻的选择应结合开关管特性和下级电路的输入特性进行设定，主要需要考虑以下几个因素：1.驱动能力与功耗的平衡。

以上拉电阻为例，一般地说，上拉电阻越小，驱动能力越强，但功耗越大，设计是应注意两者之间的均衡。

2．下级电路的驱动需求。

同样以上拉电阻为例，当输出高电平时，开关管断开，上拉电阻应适当选择以能够向下级电路提供足够的电流。

3．高低电平的设定。

不同电路的高低电平的门槛电平会有不同，电阻应适当设定以确保能输出正确的电平。

MCU 引脚输出模式中推挽输出与开漏输出电路原理
区别
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什幺都不接，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，那幺输出端的电平就被这个负载。

什么是开漏输出、推挽输出、开集输出、OC、OD、线或线与逻辑开漏输出：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。

推挽输出与开漏输出结构和原理详解推挽输出和开漏输出是指在数字电路中用于驱动外部负载的两种常用结构。

它们在控制信号的输出方式、应用领域和工作原理等方面有所不同。

下面将对推挽输出和开漏输出进行详解。

1.推挽输出结构及原理推挽输出结构是一种常用的数字电路输出结构，它由一个NPN型晶体管和一个PNP型晶体管组成，用于驱动负载。

推挽输出在广泛的应用领域中，如信号灯控制、音频放大器、电机驱动等。

推挽输出的结构示意图如下：```VccR1Input signal/，\NPN PNP Load_______```推挽输出的工作原理如下：(1) 当输入信号为低电平（0V）时，NPN晶体管截止，PNP晶体管饱和，输出接近Vcc电压，负载得到驱动。

(2) 当输入信号为高电平（Vcc）时，NPN晶体管饱和，PNP晶体管截止，输出接近0V，负载失去驱动。

推挽输出的特点：-输出电流能够提供相对较高的电流驱动能力；- 输出电压可以与Vcc相同，也可以与地（GND）相同；-推挽输出的集电极电阻很小，因此可以提供较低的输出电压误差；-适用于推挽驱动、电机驱动、音频放大器等需要提供大电流的应用场景。

2.开漏输出结构及原理开漏输出结构也是一种常用的数字电路输出结构，它通过NPN晶体管或MOSFET管驱动负载。

开漏输出结构广泛应用于数字IC、微控制器、I2C总线等。

开漏输出的结构示意图如下：```VccR1Input signal_____，______ LoadNPNN-MOS```开漏输出的工作原理如下：(1)当输入信号为低电平（0V）时，NPN晶体管截止或MOSFET导通，输出接近0V，负载得到驱动。

(2) 当输入信号为高电平（Vcc）时，NPN晶体管饱和或MOSFET截止，输出为高阻态（Open），负载失去驱动。

开漏输出的特点：-输出电流能够提供相对较高的电流驱动能力；-输出电压只能接近地（GND）；-输出电压的高、低电平通过外部上拉电阻（R1）进行限制；-适用于非对称驱动、开关电源控制等需要较高的输出电流和开路状态的应用场景。

单片机IO端口工作原理（P1P2P3端口,漏极开路,推挽,上拉电阻,准双向口）2009-09-17 12:58二、P1端口的结构及工作原理P1口的结构最简单，用途也单一，仅作为数据输入/输出端口使用。

输出的信息有锁存，输入有读引脚和读锁存器之分。

P1端口的一位结构见下图：P1端口与P0端口的主要差别在于，P1端口用内部上拉电阻R代替了P0端口的场效应管V1，并且输出的信息仅来自内部总线。

由内部总线输出的数据经锁存器反相和场效应管反相后，锁存在端口线上，所以，P1端口是具有输出锁存的静态口。

要正确地从引脚上读入外部信息，必须先使场效应管关断，以便由外部输入的信息确定引脚的状态。

为此，在作引脚读入前，必须先对该端口写入l。

具有这种操作特点的输入/输出端口，称为准双向I/O口。

8051单片机的P1、P2、P3都是准双向口。

P0端口由于输出有三态功能，输入前，端口线已处于高阻态，无需先写入l后再作读操作。

单片机复位后，各个端口已自动地被写入了1，此时，可直接作输入操作。

如果在应用端口的过程中，已向P1一P3端口线输出过0，则再要输入时，必须先写1后再读引脚，才能得到正确的信息。

此外，随输入指令的不同，H端口也有读锁存器与读引脚之分。

三、P2端口的结构及工作原理:P2端口的一位结构见下图：P2端口在片内既有上拉电阻，又有切换开关MUX，所以P2端口在功能上兼有P0端口和P1端口的特点。

这主要表现在输出功能上，当切换开关向下接通时，从内部总线输出的一位数据经反相器和场效应管反相后，输出在端口引脚线上；当多路开关向上时，输出的一位地址信号也经反相器和场效应管反相后，输出在端口引脚线上。

对于8031单片机必须外接程序存储器才能构成应用电路（或者我们的应用电路扩展了外部存储器），而P2端口就是用来周期性地输出从外存中取指令的地址(高8位地址)，因此，P2端口的多路开关总是在进行切换，分时地输出从内部总线来的数据和从地址信号线上来的地址。