电路常识性概念（5）-上拉电阻、下拉电阻 / 拉电流、灌电流 / 扇出系数

拉即泄，主动输出电流，是从输出口输出电流。
       灌即充，被动输入电流，是从输出端口流入
       吸则是主动吸入电流，是从输入端口流入
       吸电流和灌电流就是从芯片外电路通过引脚流入芯片内的电流,区别在于吸收电流是主动的，从芯片输入端流入的叫吸收电流。灌入电流是被动的,从输出端流入的叫灌入电流。
      拉电流是数字电路输出高电平给负载提供的输出电流，灌电流时输出低电平是外部给数字电路的输入电流，它们实际就是输入、输出电流能力。
      吸收电流是对输入端（输入端吸入）而言的；而拉电流（输出端流出）和灌电流（输出端被灌入）是相对输出端而言的[size=+0]。
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[size=+0]给一个直观解释：

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[size=+0]        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；而PB1要输出1，LED会亮，PB1的电流方向是从PB1流出，也就是拉电流了。
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[size=+0]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汇集在一起而灌入前面逻辑门的输出端所形成，读者参阅图18-2-3自明。显然它的测试电路应该如图18-2-4(b)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。

                       (a) 灌电流负载

(b) 拉电流负载

图18-2-3
灌电流与放电流示意图

(a)
灌电流负载特性曲线
(b)
测试电路

图18-2-4
灌电流负载特性曲线及测试电路

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量大值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
18-2-1)

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18-2-3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18-2-3，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的。由于IIL的数值比IIH的数值要大很多，对于集成电路来说矛盾的主要方面在低电平扇出系数。所以，一般我们只需要考虑低电平扇出系数就可以了。