灌电流与拉电流的含义及电路解析

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，也就是灌电流。在数字电路中，拉电流和灌电流是衡量电路输出驱动能力（注意：拉、灌都是对输出端而言的，所以是驱动能力）的参数。

在集成电路中，拉电流输出和灌电流输出是一个很重要的概念。

一、什么是拉电流

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，一般是输出端对负载提供电流，其提供电流的数值叫“拉电流”。例如在使用反向器作输出显示时，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）。

二、什么是灌电流

当反向器输出端为低电平时，发光二极管处于正向连接情况，在这种情况下，反向器一般能输出 5~10mA 的电流，足以使发光二极管发光，所以这种灌电流输出作为驱动发光二极管的电路是比较合理的。因为发光二极管发光时，电流是由电源+5V 通过限流电阻 R、发光二极管流入反向器输出端，好像往反向器里灌电流一样，因此习惯上称它为“灌电流”输出。

三、为什么能够衡量输出驱动能力

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。

然而，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。所以，灌电流有一个上限。

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，输出端的高电平越低。

然而，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。所以，拉电流也有一个上限。

可见，输出端的拉电流和灌电流都有一个上限，否则高电平输出时，拉电流会使输出电平低于 UOHMIN；低电平输出时，灌电流会使输出电平高于 UOLMAX。

所以，拉电流与灌电流反映了输出驱动能力。（芯片的拉、灌电流参数值越大，意味着该芯片可以接更多的负载，因为，例如灌电流是负载给的，负载越多，被灌入的电流越大）；

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驱动同类门的能力，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。

四、站在负载的角度来讲

灌电流 ->：由外部电源产生的电流流向芯片，这时芯片如同处于被动状态（被灌入）。

拉电流 ->：由芯片内部产生的电流流向外部负载，这时芯片如同处于主动状态（被拉出）。

拉电流灌电流是是衡量芯片驱动能力的一个参数，且数据手册中的拉电流灌电流参数是芯片能够承受的最大值。