電路小科普：拉電流和灌電流

上拉電阻是用來解決總線驅(qū)動(dòng)能力不足時(shí)提供電流的，一般說法是拉電流。下拉電阻是用來吸收電流的，也就是灌電流。在數(shù)字電路中，拉電流和灌電流是衡量電路輸出驅(qū)動(dòng)能力（注意：拉、灌都是對(duì)輸出端而言的，所以是驅(qū)動(dòng)能力）的參數(shù)。

在集成電路中，拉電流輸出和灌電流輸出是一個(gè)很重要的概念。

什么是拉電流

由于數(shù)字電路的輸出只有高、低（0，1）兩種電平值，高電平輸出時(shí)，一般是輸出端對(duì)負(fù)載提供電流，其提供電流的數(shù)值叫“拉電流”。例如在使用反向器作輸出顯示時(shí)，當(dāng)輸出端為高電平時(shí)才符合發(fā)光二極管正向連接的要求，但這種拉電流輸出對(duì)于反向器只能輸出零點(diǎn)幾毫安的電流用這種方法想驅(qū)動(dòng)二極管發(fā)光是不合理的（因發(fā)光二極管正常工作電流為5~10mA）。

什么是灌電流

當(dāng)反向器輸出端為低電平時(shí)，發(fā)光二極管處于正向連接情況，在這種情況下，反向器一般能輸出5~10mA的電流，足以使發(fā)光二極管發(fā)光，所以這種灌電流輸出作為驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管的電路是比較合理的。因?yàn)榘l(fā)光二極管發(fā)光時(shí)，電流是由電源+5V通過限流電阻R、發(fā)光二極管流入反向器輸出端，好像往反向器里灌電流一樣，因此習(xí)慣上稱它為“灌電流”輸出。

為什么能夠衡量輸出驅(qū)動(dòng)能力?

當(dāng)邏輯門輸出端是低電平時(shí)，灌入邏輯門的電流稱為灌電流，灌電流越大，輸出端的低電平就越高。由三極管輸出特性曲線也可以看出，灌電流越大，飽和壓降越大，低電平越大。

然而，邏輯門的低電平是有一定限制的，它有一個(gè)最大值UOLMAX。在邏輯門工作時(shí)，不允許超過這個(gè)數(shù)值，TTL邏輯門的規(guī)范規(guī)定UOLMAX ≤0.4～0.5V。所以，灌電流有一個(gè)上限。

當(dāng)邏輯門輸出端是高電平時(shí)，邏輯門輸出端的電流是從邏輯門中流出，這個(gè)電流稱為拉電流。拉電流越大，輸出端的高電平就越低。這是因?yàn)檩敵黾?jí)三極管是有內(nèi)阻的，內(nèi)阻上的電壓降會(huì)使輸出電壓下降。拉電流越大，輸出端的高電平越低。

然而，邏輯門的高電平是有一定限制的，它有一個(gè)最小值UOHMIN。在邏輯門工作時(shí)，不允許超過這個(gè)數(shù)值，TTL邏輯門的規(guī)范規(guī)定UOHMIN ≥2.4V。所以，拉電流也有一個(gè)上限。

可見，輸出端的拉電流和灌電流都有一個(gè)上限，否則高電平輸出時(shí)，拉電流會(huì)使輸出電平低于UOHMIN；低電平輸出時(shí)，灌電流會(huì)使輸出電平高于UOLMAX。

所以，拉電流與灌電流反映了輸出驅(qū)動(dòng)能力。（芯片的拉、灌電流參數(shù)值越大，意味著該芯片可以接更多的負(fù)載，因?yàn)?，例如灌電流是?fù)載給的，負(fù)載越多，被灌入的電流越大）；

由于高電平輸入電流很小，在微安級(jí)，一般可以不必考慮，低電平電流較大，在毫安級(jí)。

所以，往往低電平的灌電流不超標(biāo)就不會(huì)有問題。用扇出系數(shù)來說明邏輯門來驅(qū)動(dòng)同類門的能力，扇出系數(shù)No是低電平最大輸出電流和低電平最大輸入電流的比值。

審核編輯：湯梓紅