关于各种IO输出的类型

其中的一种是采用一只N型三极管——NPN或N沟道，以NPN三极管为例，就是e接地，b接内部的逻辑运算，c引出。b受内部驱动可以控制三极管是否导通，但如果三极管的c极一直悬空，尽管b极上发生高低变化，c极上也不会有高低变化，因此在这种条件下必须在外部提供一个电阻，电阻的一端接c(引出脚)另一端接电源，这样当三极管的b有高电压是三极管导通，c电压为低，当b为低电压时三极管不通，c极在电阻的拉动下为高电压。这种驱动电路有个特点：低电压是三极管驱动的，高电压是电阻驱动的——上下不对称，三极管导通时的ec内阻很小，因此可以提供很大的电流，可以直接驱动led甚至继电器，但电阻的驱动是有限的，最大高电平输出电流=(VCC-Vh)/r;

另一种是互补推挽输出，采用2只晶体管，一只在上一只在下，上面的一只是n型，下面为p型(以三极管为例)，两只管子的连接为：NPN(上)的c连 VCC，PNP(下)的c接地，两只管子的ee,bb相连，其中ee作为输出(引出脚)，bb接内部逻辑。这个电路通常用于功率放大点路的末级(音响)，当bb接高电压时NPN管导通输出高电压，由于三极管的ec电阻很小，因此输出的高电压有很强的驱动能力，当bb接低电压时NPN截至，PNP导通，由于三极管的ec电阻很小因此输出的低电压有很强的驱动能力。简单的例子，9013导通时ec电阻不到10欧，以Vh=2.5v，VCC=5v计算，高电平输出电流最大=250MA，短路电流500ma，这个计算同时告诉我们采用推挽输出时一定要小心千万不要出现外部电路短路的可能，否则肯定烧毁芯片，特别是外部驱动三极管时别忘了在三极管的基极加限流电阻。推挽输出电路的形式很多，有些单片机上下都采用n型管，但内部逻辑提供互补输出，以上的说明仅仅为了说 明推挽的原理，为了更深的理解可以参考功率放大电路。

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上拉电阻很大，提供的驱动电流很小，叫弱上拉;反之叫强上拉。

为什么要使用拉电阻：

上拉就是将不确定的信号通过一个电阻嵌位在高电平，电阻同时起限流作用，下拉同理。上拉是对器件注入电流，下拉是输出电流，弱强只是上拉电阻的阻值不同，没有什么严格区分。

对于非OC、OD输出型电路提升电流和电压的能力是有限的，上拉电阻的功能主要是为集电极开路输出型电路输出电流通道。

上拉电阻的主要应用：

1、当TTL电路驱动COMS电路时，如果TTL电路输出的高电平低于COMS电路的最低高电平(一般为3.5V)，这时就需要在TTL的输出端接上拉电阻，以提高输出高电平的值。

2、OC门电路要输出“1”时需要加上拉电阻，不加根本就没有高电平。

3、为加大输出引脚的驱动能力，有的单片机管脚上也常使用上拉电阻，但在用OC门作驱动(例如：控制一个 LED)灌电流工作时就可以不加上拉电阻。

4、在COMS芯片上，为了防止静电造成损坏，不用的管脚不能悬空，一般接上拉电阻产生降低输入阻抗，提供泄荷通路。

5、提高总线的抗电磁干扰能力。管脚悬空就比较容易接受外界的电磁干扰。

6、长线传输中电阻不匹配容易引起反射波干扰，加上下拉电阻是电阻匹配，有效的抑制反射波干扰。

上拉电阻阻值的选择原则包括：

1、从节约功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;电阻大，电流小。

2、从确保足够的驱动电流考虑应当足够小;电阻小，电流大。

3、对于高速电路，过大的上拉电阻可能边沿变平缓。

综合考虑以上三点，通常在1k到10k之间选取。对下拉电阻也有类似道理。

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高阻态时引脚对地电阻无穷，此时读引脚电平时可以读到真实的电平值。高阻态的重要作用就是I/O(输入/输出)口在输入时读入外部电平用。

一般门与其它电路的连接，无非是两种状态，1或者0，在比较复杂的系统中，为了能在一条传输线上传送不同部件的信号，研制了相应的逻辑器件称为三态门。三态门，除了有这两种状态以外还有一个高阻态，就是高阻抗(电阻很大，相当于开路)。相当于该门与和它连接的电路处于断开的状态。三态门是一种扩展逻辑功能的输出级，也是一种控制开关。主要是用于总线的连接，因为总线只允许同时只有一个使用者。通常在数据总线上接有多个器件，每个器件通过OE/CE之类的信号选通。如器件没有选通的话它就处于高阻态，相当于没有接在总线上，不影响其它器件的工作。

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准双向口只能有效的读取0，而对1则是采用读取非零的方式，就是读入的时候要先向IO上写1，再读。

真正的双向口正如其名，就是真正的双向IO不需要任何预操作可直接读入读出。