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。
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