什么是拉电流和灌电流?(Sink current and Source current)
一个重要的前提:灌电流和拉电流是针对端口而言的。
名词解释——灌:注入、填充,由外向内、由虚而实。渴了,来一大杯鲜榨橙汁,一饮而尽,饱了,这叫“灌”。
灌电流(sink current) :
对一个端口而言,如果电流方向是向其内部流动的则是“灌电流”,比如一个IO通过一个电阻和一个LED连接至VCC,当该IO输出为逻辑0时能不能点亮LED,去查该器件手册中sink current参数。
名词解释——拉:流出、排空,由内向外,由实而虚。一大杯鲜橙汁喝了,过会儿,憋的慌,赶紧找卫生间,一阵“大雨”,舒坦了,这叫“拉”。
拉电流(sourcing current):
对一个端口而言,如果电流方向是向其外部流动的则是“拉电流”,比如一个IO通过一个电阻和一个LED连至GND,当该IO输出为逻辑1时能不能点亮LED,去查该器件手册中sourcing current参数。
补充解释1:
在使用数字集成电路时,拉电流输出和灌电流输出是一个很重要的概念,例如在使用反向器作输出显示时,图1是拉电流,即当输出端为高电平时才符合发光二极管正向连接的要求,但这种拉电流输出对于反向器只能输出零点几毫安的电流,用这种方法想驱动二极管发光是不合理的(因发光二极管正常工作电流为5-10mA)。
sourcing current:拉电流,sink current:灌电流。
如果内部电流通过芯片引脚从芯片内‘流出’称为拉电流(sourcing current);
如果外部电流通过芯片引脚向芯片内‘流入’称为灌电流(sink current)。
补充解释2:
拉电流和灌电流是衡量电路输出驱动能力的参数,这种说法一般用在数字电路中。由于数字电路的输出只有高、低(0,1)两种电平值,高电平输出时,一般是对负载提供电流,其提供电流的数值叫“拉电流”;低电平输出时,一般是要吸收负载的电流,其吸收电流的数值叫“灌电流”。
当逻辑门输出端是低电平时,灌入逻辑门的电流称为灌电流,灌电流越大,输出端的低电平就越高。由三极管输出特性曲线也可以看出,灌电流越大,饱和压降越大,低电平越大。逻辑门的低电平是有一定限制的,它有一个最大值UOLMAX。在逻辑门工作时,不允许超过这个数值,TTL逻辑门的规范规定UOLMAX ≤0.4~0.5V。
当逻辑门输出端是高电平时,逻辑门输出端的电流是从逻辑门中流出,这个电流称为拉电流。拉电流越大,输出端的高电平就越低。这是因为输出级三极管是有内阻的,内阻上的电压降会使输出电压下降。拉电流越大,高电平越低。逻辑门的高电平是有一定限制的,它有一个最小值UOHMIN。在逻辑门工作时,不允许超过这个数值,TTL逻辑门的规范规定UOHMIN ≥2.4V。
由于高电平输入电流很小,在微安级,一般可以不必考虑,低电平电流较大,在毫安级。所以,往往低电平的灌电流不超标就不会有问题,用扇出系数来说明逻辑门来同类门的能力。扇出系数No是低电平最大输出电流和低电平最大输入电流的比值,对于标准TTL门,NO≥10;对于低功耗肖特基系列的TTL门,NO≥20。
事实上,我们习惯用的灌电流,叫做“被灌电流”更合适,也就是低电平的驱动能力,然而前人却把它叫做“灌电流”,这差了“被”的关系,总是叫人头晕,只有死记,理解就容易晕人。
说扇出系数,那还得去找一个标准,就是“扇动”一个门所需要的电流。那高低电平的驱动能力可能是不一样的,因而也就存在着两个扇出系数,而事实上一些资料只给出两者中较小的那个(实际计算也是如此)。并且,实际的输入电路,其输入电流是不一样的,有大有小,因此在计算时,就得用原来的扇出系数和“扇动”标准,计算出电流,再来比较看能否可以驱动。与其如此麻烦,不如直接给出高、低电平驱动电流算了?不管是驱动IC,电阻,LED什么的,计算起来也方便。皆大欢喜。