電流ソース、電流シンク

私はエレクトロニクスを勉強している学生で、現在のソースと電流シンクの概念を理解するのに苦労しています。7404とLEDなどを使用したラボで説明しました。正確に何が起こっているのかを直感的に理解するのに苦労しています。

誰もが説明でクラックを取ることができれば、それは大歓迎です。

確かに、電流の流れ、入力から出力、およびその逆に関して、プロセスが何であるかを理解しています。なぜ一方が他方よりも好まれているのか、浮動Hi入力を持つこととどう関係するのか、なぜ浮動Hiを持ちたくないのかがわかりません。

入力をいただければ幸いです。

ありがとう！

短いバージョン：電流源はVccに接続し、電流シンクはそれらをグランドに接続します。

長いバージョン：以下は、マイクロコントローラおよびTTLロジックで使用される電流ソース/シンクの実用的な説明です。より理論的な説明については、現在のソースに関するウィキペディアのページを参照してください。

一部のデバイスは、グランドへの接続の作成に非常に優れています。（または、システム内の最低電圧、たとえば0Vなど）は、Vccへの接続を作成するのに非常に優れています。（またはシステムの最高電圧、たとえば+ 5V）

グランドへの接続が良好なデバイスは、電流シンクと呼ばれます。Vccへの接続が得意なものは、電流源と呼ばれます。最近まで（過去10年ほど）、集積回路が両方であるのが良いことは珍しかった。ほとんどは電流シンクであるのが得意でしたが、電流ソースであるのはひどいものでした。そのため、多くの回路が設計されていたため、チップに必要なことは、回路を機能させるためにグランドに接続することだけでした。多くのチップにはまだ非対称電流駆動能力があり、Vccへの切り替えよりもグランドへの切り替えの方が優れています。

私にとって電流源と電流の良い例は、PNPおよびNPNトランジスタの標準的な「スイッチ」構成です。PNPは優れた電流源です。ほとんどの場合、エミッタをVccに接続し、オン/オフを切り替えます。NPNは優れた電流シンクです。そのエミッタはほとんど常にグランドに接続され、グランド接続のオン/オフを切り替えます。

多くの場合、一方を他方よりも選択する理由は、使用可能な部品の機能に依存します。たとえば、RGB LEDは多くの場合、アノード（正極リード）が3つすべてのLEDエレメントに接続される「コモンアノード」タイプであるため、エレメントをオンにするには、リードをグランドに接続する必要があります。これを行うためにマイクロコントローラーの3つのピン（または3つのNPNトランジスター）を使用することができ、それらは電流シンクとして機能します。

トランジスタは水バルブのようなものです。それらは水の流れをブロックするか、水の流れを通過させることができます。

電流源と電流シンクの両方には、出力にこれらのバルブがあり、電流を遮断するか、外部デバイスからの電流を許可します。違いは簡単です：

• 電流シンクには、低圧に内部接続するバルブがあります
• 電流源には、内部で高圧に接続するバルブがあります

低圧に接続されているコンポーネントに電流シンクを接続しても、何も起こりません。両側が同じ圧力になっているため、バルブが開いているか閉じているかに関係なく、電流は流れません。

まず、 $\Omega$

$\Omega$
$V_{CC}$、電流をシンクする必要があります。

todbotの答えに追加します。電流シンクの方が良いと思う理由はarbitrary意的なものではなく、トランジスタは物理的に古いプロセスで作成するのに1ステップ高速です。また、電子の移動度は高いと思いますが、それはおそらくデバイス物理学が少し多すぎるでしょう。-マックス

出力が電流をソースまたはシンクしている場合、デバイスはその出力の電圧を電源レールの1つに駆動しようとしていることを意味します。ソーシング時の正の電源、シンク時のグランド/リターン。つまり、出力が供給ラインの1つに対して低インピーダンスであることです。

フローティングラインは、電源/接地システムに対して高いインピーダンスを持つラインです。フローティング入力は小さなアンテナのように動作し、回路からランダムなノイズを拾います。これが、未使用の入力を+ Vまたはグランドにプルする必要がある理由です。とにかく、ほとんどの入力は高インピーダンスです。

標準のCMOS出力を次のデバイスの入力に接続する場合、CMOS出力ステージは次のデバイスの入力を1つまたは他のロジックレベルにハード駆動するため、あまり心配する必要はありません。出力段には2つのトランジスタがあり、1つは出力を+ Vレールに駆動でき、もう1つは出力をグランドにプルできます。

ただし、発生する可能性のある問題は、「オープンコレクター」（OC）または「オープンドレイン」（OD）の出力ステージがある場合です。これらのデバイスは基本的に、出力をグランドにプルする機能のみを備えています。出力がロジックロウ、ゼロボルトの場合、出力が電流をシンクするため、次のデバイスの入力はグランドに保持されます。しかし、出力を論理「1」にする必要がある場合、出力トランジスタがオフになり、フローティング入力が残ります。そのため、この種の接続では、通常、手元のEMIに応答して入力の電圧が変動しないようにするプルアップ抵抗があります。通常、抵抗値は、OC / OD出力の電流シンク能力を圧倒しないように、逃げることができる範囲の小さい方に向かっています。

他の一般的な状況は、「トライステート」出力です。これらは2つのトランジスタ出力段を備えたデバイスであるため、プルアップ抵抗なしで「0」または「1」のロジックレベルを駆動できますが、デバイスの内部には両方の出力トランジスタをオフにできる制御があります。 「hi-Z」出力条件。単一のトライステート可能な出力を単一の入力に接続し、条件によって出力がトライステートモードになる場合、フローティング入力の別のケースが発生します。OCデバイスの場合と同じ理由で、おそらくこれらの状況でもプルアップ抵抗が表示されるでしょう。ただし、トライステート可能な出力は、いくつかのデバイスの1つがロジックレベルをアサートし、他のすべてのデバイスがhi-Z状態にある「バス」状況で最もよく見られます。回路図を調べてください」