【数字IC设计/FPGA】推挽输出和开漏输出
推挽輸出
如上圖所示,在MOS管構成的推挽輸出中,只有一個mos管會導通:當PMOS管導通時,輸出為高電平,當NMOS管導通時,輸出為低電平。
下圖則是三極管構成的推挽輸出結構:
當輸出控制端為高電平時,NPN管導通,輸出為高電平;當輸出控制端為低電平時,PNP管導通,輸出為低電平。
推挽輸出的優點
1.輸出的高低電平和電源電壓基本沒有壓差。
2.高低電平的驅動能力強。
3.電平切換速度快。
缺點:不支持線與。
這里線與的意思為:兩個輸出端(包括兩個以上)直接互連就可以實現“AND”的邏輯功能。
如圖所示,如果直接將兩個推挽輸出的結構進行線與,則當上面的IO輸出為1,下面的輸出為0時,會形成圖中紅色箭頭所示的通路,由于MOS管導通時電阻很小,因此很有可能燒壞MOS管。鑒于這一點,工程師們就設計出了OC門和OD門。
OD門和OC門
OD門是Open Drain的縮寫,即漏極開路。我們看上圖所示的結構,當輸出控制為1時,NMOS管導通,輸出為低電平,而當輸出控制為低電平時,NMOS管截止,輸出為高阻態,也就是沒有輸出的能力。因此,我們會在輸出端上拉一個電阻,如下圖所示
此時,當輸出控制為0時,雖然MOS管會截止,但上拉電阻所接的VDD可以提供電壓,并且當負載的電阻遠大于上拉電阻時,輸出端會呈現高電平。
類似的,OC門的結構如下圖所示:
開漏輸出的優點及缺點,如下圖所示
下面是OD門實現線與功能的一個例子:
當輸出IO1和IO2至少有一個為1時,至少有一個MOS管導通,輸出Vout為低電平,只有當IO1和IO2都為低電平時,兩個MOS全部關斷,輸出才為高電平(VDD),這就是OD門實現的線與功能。
總結
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