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集電極加上拉電阻可以讓三極管導通和截止

三極管集電極輸出的高低電平信號是由三極管的導通和截止控制，集電極的上拉電阻是三極管導通和截止的關鍵地。其實也不一定是上拉電阻，PNP三極管是需要下拉電阻的。

NPN三極管集電極上拉電阻分析

NPN三極管集電極沒有接上拉電阻時，稱為集電極開漏輸出，由於集電極沒有電流Ic流入，直接檢測集電極是沒有信號的。電路A沒有接上拉電阻，電路B增加了上拉電阻，在電路A中三極管沒有導通和截止的過程，所以OutputA是沒有信號的；電路B加入了上拉電阻，當DR 為高電平時，三極管導通，Output為低電平，當DR 為低電平時，三極管截止，Output為高電平。
如果三極管輸出用於驅動外部負載，其實不接上拉電阻功能也是可以的，因為負載需要接在VCC和三極管的集電極之間，電流Ic會從負載流入形成迴路。

PNP三極管集電極需要接下拉電阻

電路C中,PNP三極管集電極沒有接下拉電阻，集電集沒有電流Ic流出，OutputC是沒有電平信號變化的；電路D接入了下拉電阻，當DR為高電平時，三極管截止,OutputD為低電平，當DR為低電平時，三極管導通,OutputD為高電平。

PNP三極管驅動的負載需要接在集電極和GND之間，這時候，就算不接下拉電阻，電流Ic也會出負載流出，可以正常工作。

集電極輸出端口總結

• 用作高低電平信號檢測或者轉換時，需要接上拉或者下拉電阻，讓三極管實現導通和截止，才可以得到電平信號。
• 如果用作負載驅動，其實可以設計為集電極開漏輸出。

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電子產品設計方案

集電極開路的輸出端口在使用的時候一般要加一個上拉電阻，這個主要取決於後級電路對該信號的需求，並不是一定要加上拉電阻的。集電極開路輸出端口在比較器、光耦等器件中比較常見。光耦、比較器的集電極開路輸出端口如下圖所示。

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什麼是集電極開路

集電極開路，是通過NPN三極管來實現的，輸出端為三極管的集電極。從上圖的光耦、比較器可以看出。輸出端是可以輸出低電平的，但是輸出高電平的時候其實是集電極輸出並沒有電平，用戶在使用的時候可以根據具體的電平情況接一個上拉電阻即可實現。這方便了用戶的使用，用戶不用再去進行電平轉換，電平幅度取決於用戶電路。

上圖是比較器接上拉電阻輸出電路。

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集電極開路的使用方法

下面以光耦電路作為例子介紹集電極開路輸出端接上拉電阻的工作原理，光耦的電路圖如下所示。

輸入側的開關按下後，發光二極管導通，輸出端導通，集電極和發射極導通從而使集電極為低電平，單片機檢測到低電平；當左側輸入端開關斷開後，輸出端斷開，如果不接上拉電阻的話輸出端為高阻狀態，接了上拉電阻後單片機就檢測到高電平。並且輸出端通過上拉電阻可以接到與左側不一樣的電平上，方便了用戶接不通的電平而不需要轉換。

玩轉嵌入式

集電極開路輸出端或者MOS管漏極輸出端其性質都是一樣的，這種電路在數字電路中都要加上拉電阻。比如在單片機P0口其內部驅動電路是MOS構成的，其結構就是一個漏極開路電路，其內部沒有上拉電阻。當單片機I/O口輸出時，它會由程序根據控制要求來輸出高電平或低電平，假如這時P0口外部不加一個外加電阻，當需要一個高電平輸出時，由於是漏極開路而無法得到高電平，因此必須加上拉電阻才能得出所需的高低電平。這個電阻也是有要求的，不能太大也不能太小，在實際應用中P0口的上拉電阻一般為10K。如果電阻選大了其高低電平的速率會變低，功率也會變小。

下面我們再說說數字電路中的集電極開路電路，這種數字電路中一般都是用三極管構成的，它的工作狀態在截止和飽和導通二者之間迅速轉換。我們可以這樣假設，當三極管集電極不加上拉電阻時就沒有電流流入集電極，集電極就沒有信號，因此也就得不到我們所需要的電平信號。所以在數字電路中集電極開路的OC門是必須加上拉電阻的。另外說一句，這個上拉電阻也要選擇合適，不然的話會影響這個電路的驅動電流能力和功耗。

有上拉電阻就會有下拉電阻，它的作用也是為了穩定電平。以上是我對這個題的理解，歡迎大家對這個問題討論，觀注！

電子及工控技術

集電極開路輸出的IC其輸出端並不是必須要加上拉電阻，具體加不加上拉電阻要看後級電路及負載而定。下面我們以常用的電壓比較器LM393（其輸出級為集電極開路輸出）為例來介紹一下為何需要加上拉電阻。

從上圖可以看出，LM393內部輸出級是一個NPN型三極管，其輸出端為該三極管的集電極，故稱這種輸出級為集電極開路輸出。比較器採用這種輸出級便於與後級電路接口。這種輸出級結構的IC在使用時若後級是一些TTL或CMOS數字IC，一般需要在其輸出端與電源正極之間接一個阻值合適的上拉電阻（圖2中的3KΩ和100KΩ皆為上拉電阻）。這樣不論後級電路工作電壓是否與LM393的供電電壓一致，只要在LM393的輸出級接一個上拉電阻，後級電路即可獲得合適的驅動電平信號。

上拉電阻阻值的選取與電路的工作頻率、電源電壓及比較器輸出級的驅動能力有關。若是工作頻率較高（上百KHz），為了減小後級輸入電容的影響，該電阻一般取值2～10KΩ。在低頻應用時，為了節省電能，上拉電阻可以取值數十至上百KΩ，否則在比較器輸出端為低電平時，將有較大的電流流過上拉電阻。
▲ 集電極開路輸出驅動LED指示燈時不需加上拉電阻。

對於這種集電極開路輸出的IC，若其輸出級驅動的負載為LED指示燈或蜂鳴器時，輸出級是不需要加上拉電阻的。如上圖所示，LM393輸出級驅動一個LED指示燈，此時只要接一個限流電阻R4即可。

創意電子DIY分享

簡單回答你，從能量的角度來說，加上拉電阻，這是相對NPN三極管來說的，目的是為三極管提供足夠電流的電源。當為PNP三極管時，就應該是接下拉電阻，目的一樣，也是為了保證電源電流的流通。從後級負載開關的角度來說，加上拉電阻或是加下拉電阻，可以保證後級負載，在系統上電或是受干擾的情況下能處於一個開關穩態，我們可以很明確的知道它是處於高電平或是低電平。假如沒有這個上拉電阻或是下拉電阻，負載後極端是處於一個不穩態，比如對於邏輯TTL電平來說，他有不確定性，可能處於高電平，也可能處於低電平，亦或者處於高阻態。

希望以上可以幫助你理解。

巔瘋俠

簡單的說，集電極開路電路是起下拉作用，如果沒有上拉電阻首先三極管不能正常工作，其次也不會有電流輸出。

踏雪無痕III

集電極開路，不加上拉電阻三極管集電極沒電不能正常工作。場效應管情況一樣。

除非負載提供相當於上拉電阻的電源通路，如集電極開路門驅動LED或繼電器等。

散居獵人

怎麼形成導體電流

做切割磁力線運動的導體產生電流的原因，它是三個因素結合而成的結果。其一是導體上的原子核外帶負電的電子；其二導體受到的外動力並且力的方向垂直於磁力線方向；其三是磁力線。導體產生電流主要原因是組成磁力線的微體核能，該核能上有雙扇子形薄片和中間凸起的圓形薄片，這兩個薄片都各自從中間部位的中心線段與圓片直徑重合並垂直相等，這個重合線段既是圓交電力線的直徑也是扇子形電力線的正中間線段。這兩個相垂直薄片都是按一定規律排列成的電力線，其中圓形薄片是一箇中間凸起的曲面圓交電力線，它是由圓心發出的正負相鄰均勻排列的平面電力線，無論正或負電力線的方向都朝圓心，圓片上間夾著的正電力線對加力的導體上帶負電電子產生異性相吸，使電子吸到圓片電力線的圓心區域，此時的電子既受圓片上正電力線朝圓心的吸力，又受到加在導體上使導體運動的外力，這兩個力是同向的並且使電子移動到圓片電力線線的圓心區域，當電子到達水平的圓片電力線的圓心區域時，就立刻被此處的扇子形向上的正電力線的電力，將電子推到該電力線頂端並且進行排列成扇子形的電子波。其實導體做垂直切割磁力線運動力的方向，運動力方向本身與中凸圓交電力線是同一平面，自然應該垂直於雙扇子形電力線平面，這樣中凸圓交電力線吸電子到其圓心區域，這樣有利於電子在扇子形平面上排列，這是由於從扇子形正對面的原子核上，吸來的電子直接進入扇子形與圓形交線中心處，由於扇子形平面對電子的吸力，又使吸到中心處的電子，在交線上以中間向兩旁稍微散開些，並且順著垂直方向上的扇子形平行電力線向上的推力，使電子到達扇子形頂端排列成扇子形模樣，又由於扇子形本身就像波，所以叫電子的電子波。

電流最大值對應的動力方向

導體在磁力線垂直方向上做切割磁力線運動，導體與磁力線的關係是，導體受到的外動力線方向既垂直於磁力線；並且還要與組成磁力線核能上的中凸圓交電力線平面平行，或經過該平面；還要與組成磁力線核能上的雙扇子形平面垂直，符合這條件下的運動狀態的導體，所受的動力方向才是最佳選擇。它們的原因是扇子形電力線平面垂直於中凸圓形電力線平面並且從中間垂直相交於線段，該線段既是扇子形中間線段又是中凸圓形直徑。由於中凸圓交電力線是正負相鄰均勻排列的，所以在它的平面電力線範圍內，向四面八方的位置上，存在著無數個相交電力線朝圓心的吸力，對稍微加力的正電粒子或稍微加力的負電粒子，都能使它順著對應的異性電力線運動到其圓心區域，在這裡中凸圓交電力線上的正電力線，對導體上的加同向力的電子產生吸引，使電子順著中凸圓交正電力線快速移動到其圓心區域，這是單純的中凸圓交電力線能使稍微加力的電子運動規律。

電子波形成原理

對於切割磁力線運動的導體上最簡單的力，就是平行定長度的動力線，推動導體在垂直磁力線方向上運動，導體上的原子核外圍電子自然隨著該力出現受力趨勢，相當於稍微加力的電子。導體進入磁力內，實質上是磁力線穿入導體上，那麼組成磁力核能上的圓片正電力線向四面八方吸收稍微加力的電子，使它們飛般的到達圓心區域，通過圓心直徑上的雙扇子形平行電力線，將身邊的電子迅速推到雙扇子形頂端，進行從上向下排列成扇子模樣，這就是電子波，由於每根磁力上由無數個單體核能組成的，每個單體核能都含有著一個雙扇子形平行電力線，若處在導體體積上所有磁力線上的雙扇子形平行電力線上，都排列上電子波，對於每個正電力線的扇子形平面上全部是電子排列的，該電子面的電力相當大，由於帶電體或帶電面有一規律，即帶電體或帶電面上的電會自然分開，形成電量相等的兩極，這是因為面內層是正電力線的正電，外層是電子上的負電，所以電子排列的雙扇子形電子波從雙扇子形中間分開為兩極，電子稍微傾向後面顯出負電，正電力線稍微線傾向前面顯出負電，同一平面上的扇子形電子波行列同行列，首尾異性相吸成串。這就是做切割磁力線運動導體上的電子波串形成原理。

電子波的方向

電子波的底是直線相連的。起初在每根磁力線上，按照它上面的扇子形狀排列的電子波，由於扇子形平面垂直於導體的運動力線，所以扇子形平面上排列的電子波同樣也垂直於導體的運動力方向，電子波在導體相連的長度恰巧是導體處在磁力線上範圍的寬度，並且也是推動導體的平行動力線的寬度，這就是磁力線範圍處的導體上排列成的相連的電子波。

導體電子波的運動方向

當處在磁力線區域的導體上全部排列成有規律的整體電子波串行列時，由於各個單波相當於一個微小電極，正電極總是在切割磁力線運動力方向的右側，這樣它們連成的整體串同樣也分正負電兩極，正電極同樣也在切割磁力線運動力方向的右側時，對於處在磁力線範圍的那部分導體成為整體的大電極，這個大電極的正電極仍然在切割磁力線運動力方向的右側，這部分導體兩端成正負電極，電力相當大，在離開磁力線範圍的導體上，對靠近正電極的原子核外電子產生很大的吸力，由於原子核外電子不能掙脫原子核對它的吸力，它們之間的吸力，使正電極向電子方向運動；對靠近負電極的原子核外電子產生很大的排斥力，對負電極起到推動作用，這就是同性相斥異性相吸規律，產生了後面的負電極受到推力，前面的正電極受到靠前的電子吸力，並且吸力與吸推力作用在同一整體大電極的首尾，這樣使電子波組合體在磁力線範圍導體上運動。這就是磁力線範圍的導體電流。

曲面圓交電力線怎樣吸電子

由於這個曲面圓片上無數個電力線和其對應的四面八方無數個朝圓心吸力方向，這些電力線全部與磁力線方向垂直，所以對導體加力的電子就沿著垂直於磁力線方向的圓片的圓心移動，此時電子受到兩種作用，即導體受的外力，引起導體的電子稍微加力，圓片上的無數方向正電力線就要四面八方向圓心吸這些加力電子到其圓心區域，此時的電子立即被其垂直方向上的平行扇子形正電力線，將電子推送到扇子形頂端並且按照扇子形狀進行排列，排列成一連串貼在磁力線上的雙扇子形電子波並且下面為直線形。

為啥叫扇子形電力線

雙扇子形電力線薄片的兩個扇子各自中間部分稍長些，才叫它扇子形的平行電力線，它們這兩個扇子並列在一起組成雙扇子形電力線，從與它相交的圓面直徑為界，向上部分扇子形平行線為正電力線，並且方向朝上，向下部分電力線為負電力線，並且方向朝下，底下是連著的兩個弧形線段，由於雙扇子形電力線的下方為負電力線，它與帶負電的電子是排斥作用，不能排列電子，只有上方的正扇子形電力線排列電子。由於這個微小雙扇子形平行電力線的上下為異性電，所以這些微體接觸時就會首尾異性相吸成串，這就是磁力線，這也是它能連成磁力線的第一個作用。它的第二個作用，就是雙扇子形向上的正電力線，對穿著磁力線的導體上的帶負電電子進行排列成電子波。具體的是將電子吸到雙扇子頂端，進行從上往下排列到正負分界線位為止，排列成的電子波上為雙扇子形狀下為直線形。這就是平面電子波。

曲面螺旋形電流

電子波在導體上運動，只要離開磁力線的導體，電子波就不受磁力線的束博力，就會翻勁成曲面螺旋形狀仍然運動，並且繞著導體中心線運動，這個圓形螺旋體積幾乎與導體體積全等或小於導體的體積。

導體電子三次運動

起初導體做垂直切割磁力線運動的方向，導體的電子順正電力線方向移動到圓片電力線的圓心區域這是電子第一次運動，再由扇子形正電力線向上推力，使導體的電子出現第二次向上移動，移動方向與導體運動方向相垂直，當電子移動到扇子形頂端時按規律排列成波，波出現兩極，磁力線以外的導體上的電子，對波的正極相吸對負極相斥，這樣電子波正極受電子吸引運動，這就是磁力線範圍的電流方向，這是導體上經過排列的波形狀電子，這屬於導體電子的第三次移動。

關鍵字: 集電極 電阻 科技