拉电流,灌电流 ,扇出系数,上拉电阻,下拉电阻讲议.doc

拉电流与灌电流 1、概念 拉电流（sourcing current）和灌电流（Sink Current）是衡量电路输出驱动能力（注意：拉、灌电流都是对输出端口而言的，所以是驱动能力）的参数，这种说法一般用在数字电路中。 在芯片手册中的拉、灌电流是一个参数值，是芯片在实际电路中允许输出端拉、灌电流的上限值（允许最大值）。而下面要讲的这个概念是电路中的实际值（并非级限值）。 由于数字电路的输出只有高、低（1，0）两种电平值，高电平输出时，一般是输出端对负载提供电流，其提供电流的数值叫“拉电流”；低电平输出时，一般是输出端要吸收负载的电流，其吸收电流的数值叫“灌电流”。 对于输入电流的器件而言：①灌入电流I/O端口是输出端口。②灌入电流是被动的。③吸收电流是主动的。④吸电流的I/O端口是输入端口。 2、为什么能够衡量输出驱动能力 当逻辑门输出端是低电平时（向负载提供低输出），灌入逻辑门的电流称为灌电流，灌电流越大，输出端的低电平就越高。因为负载向I/O端灌入电流是通过端口内部的一个到地的三极管完成的，由三极管输出特性曲线也可以看出，灌电流越大，饱和压降越大，低电平越高。然而，逻辑门的低电平是有一定限制的，它有一个最大UOLMAX。在逻辑门工作时，不允许超过这个数值，TTL逻辑门的规范规定UOLMAX ≤0.4～0.5V。所以，灌电流有一个上限。当逻辑门输出端是高电平时，逻辑门输出端的电流是从逻辑门中流出，这个电流称为拉电流。拉电流越大，输出端的高电平就越低。这是因为输出级三极管是有内阻的，内阻上的电压降会使输出电压下降。拉电流越大，输出端的高电平越低。然而，逻辑门的高电平是有一定限制的，它有一个最小值UOHMIN。在逻辑门工作时，不允许这个数值，TTL逻辑门的规范规定UOHMIN ≥2.4V。所以，拉电流也有一个上限。可见，输出端的拉电流和灌电流都有一个上限，否则高电平输出时，拉电流会使输出电平低于UOHMIN；低电平输出时，灌电流会使输出电平高于UOLMAX。所以，拉电流与灌电流反映了输出驱动能力。灌电流拉电流（芯片的拉、灌电流参数值越大，意味着该芯片可以接更多的负载，因为，例如灌电流是负载给的，负载越多，被灌入的电流越大拉电流）++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 直观解释： PIC_1 图中PB0输出0，LED会亮，PB0的电流方向是流向PB0也就是灌电流了；PB1输出1，LED会亮，PB1的电流方向是从PB1流，也就是拉电流了。++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ 在实际电路中灌电流是由后面所接的逻辑门输入低电平电流灌入前面逻辑门的输出端所形成，。测试电路如图所示，输入端所加的逻辑电平是保证输出端能够获得低电平，只不过灌电流是通过接向电源的一只电位器而获得的，调节的电位器可改变灌电流的大小，输出低电平的电压值也将随之变化。 PIC_2：灌电流负载????????????????????????????????????????????????拉电流负载????????????????????? PIC_4：灌电流负载特性曲线??????????????????????????????测试电路当输出低电平的电压值随着灌电流的增加而增加到输出低电平最大值时，即uOL=UOLMAX时所对应的灌电流值定义为输出低电平电流的大值IOLMAX。不同系列的逻辑电路，同一系列中不同的型号的集成电路，国家标准中对输出低电平电流的最大值IOLMAX的规范值的规定往往是不同的。比较常用的数值如下????????????????? TTL 系列??? IOLMAX=16mA?????????????LSTTL74系列??? IOLMAX=8mA ?????????????LSTTL54系列??? IOLMAX=4mA 扇出系数NO是描述集成电路带负载能力的参数，它的定义式如下NO= IOLMAX? / IILMAX?? 其中IOLMAX为最大允许灌电流，IILMAX是一个负载门灌入本级的电流。No越大，说明门的负载能力越强。一般产品规定要求No≥8。在决定扇出系数时，正确计算电流值是重要的，对于图而言，后面所接的逻辑门的输入端有并联的情况。当输出为低电平时，后面逻辑门输入端流出的IIL，因有R1的限流作用，与并联端头数无关。但是，当输出为高电平时，电流的方向改变为流进输入端，后面逻辑门输入级的多发射极三极管相当有两个三极管并联。流入的IIH就要加倍，与并联端头数有关。对于图，NOL=2，而NOH=3，输出低电平和输出高电平两种情况下，扇出系数可能是不同