推挽輸出又叫推拉輸出，是最常見(jiàn)的輸出配置了，正如它的名字那樣，推拉輸出能夠驅(qū)動(dòng)輸出兩種電平。一種是拉接到地（從負(fù)載灌入電流），另一個(gè)被推到電源電壓（輸出電流到負(fù)載）。推挽輸出可以使用一對(duì)開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)。在集成電路中一般使用兩個(gè)晶體管搭建。在下圖中，我們可以看到使用 PMOS 和 NMOS 晶體管構(gòu)建推挽輸出配置。左側(cè)顯示的是推階段的電路狀態(tài)，右側(cè)顯示的是拉階段的電路狀態(tài)。

1.推挽電路工作原理

推動(dòng)階段——當(dāng)連接到晶體管柵極的內(nèi)部信號(hào)設(shè)置為低電平時(shí)，PMOS 晶體管被激活，電流從 VDD 流經(jīng)它到輸出引腳，NMOS 晶體管處于非活動(dòng)狀態(tài)（開(kāi)路）且不導(dǎo)通。

拉動(dòng)階段——當(dāng)連接到晶體管柵極的內(nèi)部信號(hào)設(shè)置為高電平時(shí)，NMOS 晶體管被激活（關(guān)閉）并且電流開(kāi)始從輸出引腳流過(guò)它到 GND。同時(shí)，PMOS 晶體管處于非活動(dòng)狀態(tài)（開(kāi)路）并且不傳導(dǎo)電流。這種類(lèi)型的輸出不允許在總線(xiàn)配置中將多個(gè)設(shè)備連接在一起，推挽配置最常用于具有單向通信線(xiàn)上（線(xiàn)路上的信號(hào)傳輸僅在單一方向，比如SPI、UART等）。

2.電路應(yīng)用注意事項(xiàng)

推挽輸出在生成的輸出數(shù)字信號(hào)的斜率方面提供了更好的性能，現(xiàn)在很多IC甚至可以配置信號(hào)上升或者下降的斜率，從而允許我們?cè)趥鬏斔俣群虴MI方面找到最佳的平衡點(diǎn)。上升沿斜率——上拉電阻與線(xiàn)路的固有電容相結(jié)合，形成一個(gè)低通濾波器。從而我們可以根據(jù)電阻器的值和線(xiàn)路的電容來(lái)調(diào)整上升沿斜率，上升沿的斜率與下降沿的斜率可能存在明顯差異。一般來(lái)說(shuō)下降沿更尖銳，因?yàn)樗鞘褂镁哂蟹浅５蛢?nèi)阻的晶體管實(shí)現(xiàn)的。而上升沿是由上拉電阻形成的，前面提到的低通濾波效果更加明顯。

圖 1 開(kāi)漏輸出產(chǎn)生的方波信號(hào)邊沿

功耗和噪聲干擾——在選擇上拉電阻值時(shí)我們需要權(quán)衡。當(dāng)線(xiàn)路上的設(shè)備驅(qū)動(dòng)輸出低電平時(shí)，它會(huì)導(dǎo)致較高的電流流過(guò)較低值的上拉電阻，這會(huì)增加功耗的問(wèn)題。但是，選擇較高值的電阻器會(huì)反過(guò)來(lái)導(dǎo)致流過(guò)電阻器的電流較低，這將使線(xiàn)路上的外部干擾（噪聲）更容易影響信號(hào)狀態(tài)。應(yīng)該注意的是，在很多MCU中，配置為推挽的輸出引腳在大多數(shù)情況下可以動(dòng)態(tài)重新配置為輸入，這是通過(guò)關(guān)閉兩個(gè)晶體管來(lái)實(shí)現(xiàn)的，從而在線(xiàn)路上實(shí)現(xiàn)高阻抗?fàn)顟B(tài)。然后可以從其他外部設(shè)備采集輸入信號(hào)。