单片机弱上拉输出和推挽输出的区别是什么

　　一、单片机弱上拉输出

　　1）上拉电阻：

　　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门电路必须加上拉电阻，才能使用。

　　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。

　　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、芯片的管脚加上拉电阻来提高输出电平，从而提高芯片输入信号的噪声容限增强抗干扰能力。

　　6、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。

　　7、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。

　　2）什么是上拉？

　　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。对于非集电极（或漏极）开路输出型电路（如普通门电路）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。

　　3）为什么要使用拉电阻：

　　一般作单键触发使用时，如果IC本身没有内接电阻，为了使单键维持在不被触发的状态或是触发后回到原状态，必须在IC外部另接一电阻。

　　数字电路有三种状态：高电平、低电平、和高阻状态，有些应用场合不希望出现高阻状态，可以通过上拉电阻或下拉电阻的方式使处于稳定状态，具体视设计要求而定！

　　一般说的是I/O端口，有的可以设置，有的不可以设置，有的是内置，有的是需要外接，I/O端口的输出类似与一个三极管的C，当C接通过一个电阻和电源连接在一起的时候，该电阻成为上C拉电阻，也就是说，如果该端口正常时为高电平，C通过一个电阻和地连接在一起的时候，该电阻称为下拉电阻，使该端口平时为低电平。比如：当一个接有上拉电阻的端口设为输如状态时，他的常态就为高电平，用于检测低电平的输入。

　　上拉电阻是用来解决总线驱动能力不足时提供电流的。一般说法是拉电流，下拉电阻是用来吸收电流的。

　　4）弱上拉

　　比较弱的上拉，一般用在和外围器件的通讯上，比如IIC总线等，但不能用于需要驱动能力的上拉应用中。当I/O口设置为弱上拉输出方式时，各个I/O口与VDD之间约有100K电阻。如输出逻辑电平为1，则输出端有接近VDD的电平出现;如输出为0，则弱上拉电路自动关闭。当输出端处于模拟量输入状态时，弱上拉电路也会自动关闭。

　　5）开漏输出

　　输出端相当于三极管的集电极。 要得到高电平状态需要上拉电阻才行。 适合于做电流型的驱动，其吸收电流的能力相对强（一般20ma以内）。

　　谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。同理，开集电路的“集”就是指三极管的集电极。开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。

　　6）组成开漏形式的电路有以下几个特点：

　　1. 利用外部电路的驱动能力，减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时，驱动电流是从外部的VCC流经R pull-up ，MOSFET到GND。IC内部仅需很下的栅极驱动电流。如图1。

　　2. 可以将多个开漏输出的Pin，连接到一条线上。形成 “与逻辑” 关系。当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后，开漏线上的逻辑就为0了。这也是I2C，SMBus等总线判断总线占用状态的原理。

　　3. 可以利用改变上拉电源的电压，改变传输电平。 IC的逻辑电平由电源Vcc1决定，而输出高电平则由Vcc2决定。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了。

　　4. 开漏Pin不连接外部的上拉电阻，则只能输出低电平（因此对于经典的51单片机的P0口而言，要想做输入输出功能必须加外部上拉电阻，否则无法输出高电平逻辑）。

　　5. 标准的开漏脚一般只有输出的能力。添加其它的判断电路，才能具备双向输入、输出的能力。

　　7）应用中需注意：

　　1.开漏和开集的原理类似，在许多应用中我们利用开集电路代替开漏电路。例如，某输入Pin要求由开漏电路驱动。则我们常见的驱动方式是利用一个三极管组成开集电路来驱动它，即方便又节省成本。

　　2.上拉电阻R pull-up的 阻值 决定了 逻辑电平转换的沿的速度 。阻值越大，速度越低功耗越小。反之亦然。

　　Push-Pull输出就是一般所说的推挽输出，在CMOS电路里面应该较CMOS输出更合适，应为在CMOS里面的push－pull输出能力不可能做得双极那么大。输出能力看IC内部输出极N管P管的面积。和开漏输出相比，push－pull的高低电平由IC的电源低定，不能简单的做逻辑操作等。push－pull是现在CMOS电路里面用得最多的输出级设计方式。

　　51单片机的I/O口是开漏输出，驱动能力较弱，所以一般都要加上拉电阻去驱动下一级电路，而AVR，STM8S系列的都是真正的双向I/O口，推挽输出，电流可达20mA左右。

　　二、推挽（Push-Pull）输出：

　　一般指两三极管分别受两互补信号的控制，总是在一个三极管导通的时候另一个三极管截止，就刚好形成了推挽相连。这样的电路也称为推拉式或Totem-pole电路。推挽电路适用于低电压大电流的场合，广泛应用于开关电源和功放电路中。简化电路图如下所示：

　　

　　简单理解：推挽输出的结构就是把上面的上拉电阻也换成一个开关，当要输出高电平时，上面的开关通，下面的开关断;而要输出低电平时，则刚好相反。比起OC或者OD来说，这样的推挽结构高、低电平驱动能力都很强。如果两个输出不同电平的输出口接在一起的话，就会产生很大的电流，有可能将输出口烧坏。而上面说的OC或OD输出则不会有这样的情况，因为上拉电阻提供的电流比较小。如果是推挽输出的要设置为高阻态时，则两个开关必须同时断开（或者在输出口上使用一个传输门），这样可作为输入状态。

　　三、单片机弱上拉输出和推挽输出的区别

　　这个的区别主要是驱动能力的大小，也就是输出阻抗，弱上拉输出阻抗大，当有大的负载时相当于一个电池的内阻很大，导致内阻分压太大从而不能驱动大的负载；而推挽输出是用两个晶体管或者场效应管构成的推挽电路（在模拟电路中应用很广泛如功放驱动电机驱动等等），这个电路的特点就是输出电阻小，所以能够驱动大的负载，从而能够使得单片机管脚直接驱动发光二极管、蜂鸣器、甚至更小阻抗的负载！

　　具体的电路可以参考下面的图片