電路小科普：拉電流和灌電流

上拉電阻是用來解決總線驅動能力不足時提供電流的，一般說法是拉電流。下拉電阻是用來吸收電流的，也就是灌電流。在數字電路中，拉電流和灌電流是衡量電路輸出驅動能力（注意：拉、灌都是對輸出端而言的，所以是驅動能力）的參數。

在集成電路中，拉電流輸出和灌電流輸出是一個很重要的概念。

什么是拉電流

由于數字電路的輸出只有高、低（0，1）兩種電平值，高電平輸出時，一般是輸出端對負載提供電流，其提供電流的數值叫“拉電流”。例如在使用反向器作輸出顯示時，當輸出端為高電平時才符合發光二極管正向連接的要求，但這種拉電流輸出對于反向器只能輸出零點幾毫安的電流用這種方法想驅動二極管發光是不合理的（因發光二極管正常工作電流為5~10mA）。

什么是灌電流

當反向器輸出端為低電平時，發光二極管處于正向連接情況，在這種情況下，反向器一般能輸出5~10mA的電流，足以使發光二極管發光，所以這種灌電流輸出作為驅動發光二極管的電路是比較合理的。因為發光二極管發光時，電流是由電源+5V通過限流電阻R、發光二極管流入反向器輸出端，好像往反向器里灌電流一樣，因此習慣上稱它為“灌電流”輸出。

為什么能夠衡量輸出驅動能力?

當邏輯門輸出端是低電平時，灌入邏輯門的電流稱為灌電流，灌電流越大，輸出端的低電平就越高。由三極管輸出特性曲線也可以看出，灌電流越大，飽和壓降越大，低電平越大。

然而，邏輯門的低電平是有一定限制的，它有一個最大值UOLMAX。在邏輯門工作時，不允許超過這個數值，TTL邏輯門的規范規定UOLMAX ≤0.4～0.5V。所以，灌電流有一個上限。

當邏輯門輸出端是高電平時，邏輯門輸出端的電流是從邏輯門中流出，這個電流稱為拉電流。拉電流越大，輸出端的高電平就越低。這是因為輸出級三極管是有內阻的，內阻上的電壓降會使輸出電壓下降。拉電流越大，輸出端的高電平越低。

然而，邏輯門的高電平是有一定限制的，它有一個最小值UOHMIN。在邏輯門工作時，不允許超過這個數值，TTL邏輯門的規范規定UOHMIN ≥2.4V。所以，拉電流也有一個上限。

可見，輸出端的拉電流和灌電流都有一個上限，否則高電平輸出時，拉電流會使輸出電平低于UOHMIN；低電平輸出時，灌電流會使輸出電平高于UOLMAX。

所以，拉電流與灌電流反映了輸出驅動能力。（芯片的拉、灌電流參數值越大，意味著該芯片可以接更多的負載，因為，例如灌電流是負載給的，負載越多，被灌入的電流越大）；

由于高電平輸入電流很小，在微安級，一般可以不必考慮，低電平電流較大，在毫安級。

所以，往往低電平的灌電流不超標就不會有問題。用扇出系數來說明邏輯門來驅動同類門的能力，扇出系數No是低電平最大輸出電流和低電平最大輸入電流的比值。

審核編輯：湯梓紅