仍然還有人在問(wèn)我，編碼器NPN和PNP輸出，到底哪個(gè)是源型與漏型輸出？推挽與互補(bǔ)輸出、正邏輯與負(fù)邏輯是什么概念，能不能再講的清晰一點(diǎn)。太多的傳感器編碼器一些最基礎(chǔ)的簡(jiǎn)單的概念。我本以為自動(dòng)化行業(yè)都已在高談無(wú)人化黑燈工廠的高大上，這些幾十年前的“小兒科”東西不會(huì)再有人來(lái)寫(xiě)的，卻由于某些日系大品牌PLC培訓(xùn)人員過(guò)去所散布的錯(cuò)誤，搞到自動(dòng)化行業(yè)這些最基礎(chǔ)概念到現(xiàn)在有些還有自相矛盾、混亂，困擾新手而不太容易明白的地方，甚至選錯(cuò)型，導(dǎo)致現(xiàn)場(chǎng)接上去沒(méi)有了信號(hào)。而網(wǎng)絡(luò)上太多的抄襲與拼湊，正確的錯(cuò)誤的各有自相矛盾之處混在一起的還在那里繼續(xù)，更造成初學(xué)者的困惑。

記得在幾年前一次展會(huì)上，我去聽(tīng)某個(gè)日系品牌PLC的講座，某培訓(xùn)師講到編碼器，從“加上電池就是絕對(duì)編碼器，不加電池就是增量編碼器”的錯(cuò)誤，到把源型漏型說(shuō)反的，把編碼器部分講的一本正經(jīng)地胡說(shuō)八道。沒(méi)有辦法，那個(gè)日系品牌自己并沒(méi)有編碼器，而日系品牌PLC的產(chǎn)品宣傳培訓(xùn)卻已滲透到學(xué)校教育，讓新人以為他們大品牌講的就以為是“對(duì)”的技術(shù)，大約也只有我老生常談，再趟一下這個(gè)PNP與NPN哪個(gè)是“源”與”漏“的渾水。

一，NPN與PNP

NPN與PNP是指晶體管三極管，P是英文正電極性縮寫(xiě)，N是負(fù)電極性，這是兩種不同極性組合的三極管，三極管的主要作用是信號(hào)放大與開(kāi)關(guān)輸出。

二，NPN與PNP的集電極開(kāi)路放大電路（OC門(mén)）的特別性：飽和放大的開(kāi)關(guān)輸出

集電極開(kāi)路是三極管放大電路其中的一種特別應(yīng)用，C集電極置高電平，E發(fā)射極置低電平，當(dāng)B基極送入小信號(hào)，在集電極獲得飽和放大的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出，在數(shù)字電路中就是“1”。集電極開(kāi)路放大電路有時(shí)簡(jiǎn)稱(chēng)OC門(mén)。

在自動(dòng)化行業(yè)，已經(jīng)直接把“PNP”與“NPN”表示為PNP集電極開(kāi)路放大電路的信號(hào)輸出，和NPN集電極開(kāi)路放大電路的輸出。

PNP型集電極開(kāi)路的電源與信號(hào)公共端在低電平，也稱(chēng)為共陰。

NPN型集電極開(kāi)路的電源與信號(hào)公共端在高電平，也稱(chēng)為共陽(yáng)。

由于有信號(hào)流向的不同和公共端接線方式的不同，PNP信號(hào)與NPN信號(hào)也要與對(duì)應(yīng)的接收電路極性匹配，也即PNP接收電路接收PNP信號(hào)，和NPN接收電路接收NPN信號(hào)。

三，源型與漏型是“源性放大電路”與“漏性放大電路”的簡(jiǎn)稱(chēng)，是相對(duì)于信號(hào)放大器的電流流向形象化。

三極管集電極開(kāi)路電路是送入一個(gè)小信號(hào)，放大到一個(gè)開(kāi)關(guān)信號(hào)在集電極輸出，這與傳感器感應(yīng)到一個(gè)物理量傳感信號(hào)再輸出一個(gè)開(kāi)關(guān)電信號(hào)，在電路上是吻合的。因此很多傳感器選擇了這類(lèi)NPN與PNP集電極開(kāi)路輸出類(lèi)型。而增量編碼器的脈沖輸出也是一個(gè)高低電平脈沖的變化，因此早期的增量編碼器很多也都選擇了這種NPN與PNP的集電極開(kāi)路輸出類(lèi)型。

源型與漏型是PNP與NPN放大電路的電流流向的一種形象化表述，最初是由日系PLC引入這樣的簡(jiǎn)稱(chēng)，在日系語(yǔ)系用中文字表達(dá)的一種方式，在原來(lái)的中國(guó)學(xué)校教育中并不怎么使用“源型”與“漏型”這樣簡(jiǎn)稱(chēng)概念表述，而是用PNP與NPN。在歐系自動(dòng)化產(chǎn)品中更不該有這兩個(gè)日系中文字簡(jiǎn)稱(chēng)的概念的出現(xiàn)。但隨著日系品牌自動(dòng)化產(chǎn)品的大量引入，并將這個(gè)中文字簡(jiǎn)稱(chēng)概念詞帶入了。而日系表述與我們的理解往往很多時(shí)又恰恰是相反的。某些歐系品牌PLC因?yàn)橐蚕胍庸芙?jīng)濟(jì)型日系PLC的市場(chǎng)，竟然也軋一腳的擠進(jìn)了這個(gè)使用“源”和“漏”而混亂的隊(duì)伍。

在集電極開(kāi)路輸出的電路中，由于三極管極性的方向性，NPN型放大電路，其中的集電極信號(hào)電流是由負(fù)載端向發(fā)射級(jí)0V流向的，相當(dāng)于這個(gè)電路是個(gè)漏斗，當(dāng)輸出開(kāi)關(guān)打開(kāi)時(shí)信號(hào)是吸入流過(guò)這個(gè)漏斗到0V的，當(dāng)有信號(hào)放大時(shí)，放大的信號(hào)電流流向與信號(hào)流方向是相反的，好比是一個(gè)漏斗形吸入放大，以這樣的理解，NPN放大電路應(yīng)該稱(chēng)為“漏型”放大并輸出。

而在PNP型集電極開(kāi)路電路中，在有信號(hào)放大并輸出時(shí)，信號(hào)電流是從放大器輸出的，放大電流與信號(hào)流方向一致，相當(dāng)于放大器就是有源頭的輸出，以這樣的理解，PNP放大電路也稱(chēng)為“源型”放大并輸出。

但是如果單從PLC角度而言，PLC是有輸入與輸出的不同，從PLC端看，信號(hào)的輸出是PLC？還是PLC是信號(hào)的接收并再放大？事實(shí)上現(xiàn)在的傳感器與編碼器信號(hào)輸出都已經(jīng)集成了放大整形后再輸出，PLC接收端無(wú)需再放大，所以“源”和“漏”應(yīng)該是面向傳感器編碼器去判斷。而日系PLC培訓(xùn)僅僅是為了自己理解的方便，一概站在PLC端去理解信號(hào)，那樣對(duì)于PLC接收編碼器信號(hào)，電流流向正好又是反過(guò)來(lái)的了，以至于“源”與“漏”概念混亂了。

現(xiàn)在的PLC接收（輸入）無(wú)需放大器的就可接收編碼器和傳感器信號(hào)，去湊什么“源”和“漏”的熱鬧？只有PLC的輸出還會(huì)有“源”和“漏”的概念。

實(shí)際上除了在日系PLC使用,其他的PLC并無(wú)必要去使用“源”和“漏”這樣的簡(jiǎn)稱(chēng)，而可以直接用PNP與NPN。

PNP是低電壓作為公共線，NPN是高電壓作為公共線，只要這個(gè)接線沒(méi)搞錯(cuò)，似乎“源”與“漏”即使概念搞反了也沒(méi)關(guān)系。但是，另外一個(gè)概念“正邏輯與負(fù)邏輯”也跟著錯(cuò)的話，會(huì)造成信號(hào)的反相。

四，正邏輯與負(fù)邏輯

在PNP型電路中，其電源與信號(hào)的公共端是在低電平0V，當(dāng)輸入在低電平時(shí)與公共端沒(méi)有電壓差，也就沒(méi)有放大的開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出（數(shù)字量為0），只有當(dāng)輸入是高電平時(shí)與公共端形成電壓差而有放大的開(kāi)關(guān)信號(hào)高電平輸出，這種信號(hào)在高電平時(shí)有效的（數(shù)字量為1）數(shù)字模式，稱(chēng)為PNP正邏輯。

在NPN型電路中，其電源與信號(hào)的公共端是在高電平（這個(gè)放大電路特性），當(dāng)輸入在高電平時(shí)，輸入輸出沒(méi)有電壓差，也就沒(méi)有開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出（數(shù)字量為0），只有當(dāng)輸入是低電平時(shí)（形成漏斗）與輸出端形成電壓差而有開(kāi)關(guān)信號(hào)輸出，這種信號(hào)在低電平時(shí)有效的（數(shù)字量為1）數(shù)字模式，稱(chēng)為NPN負(fù)邏輯。

五，推挽式（HTL）輸出，push-pull

推挽式、推拉式、push-pull、HTL

9—30V推挽輸出是一對(duì)三極管，NPN和PNP的匹配組合，在正信號(hào)時(shí)有PNP放大輸出（源信號(hào)推出），在負(fù)信號(hào)時(shí)有NPN放大輸出（漏斗型信號(hào)“拉”入），也稱(chēng)為推拉輸出（PUSH-PULL）由此而來(lái)，因此推挽式電路可以兼容在PNP電路和NPN接收電路中使用，取決于公共端的接法。由于相對(duì)于5V的信號(hào)輸出是較高的電平，在歐系設(shè)備中也用HTL表示。

增量編碼器的推挽式含反相6通道（HTL-G6）的互補(bǔ)輸出

互補(bǔ)是數(shù)學(xué)編碼的名稱(chēng)，好比在三角形里面有90度直角互補(bǔ)和180度直線互補(bǔ)。在開(kāi)關(guān)邏輯信號(hào)中是指開(kāi)關(guān)輸出的邏輯互補(bǔ)，當(dāng)原信號(hào)為1時(shí)，互補(bǔ)信號(hào)為0；當(dāng)原信號(hào)為0時(shí)互補(bǔ)信號(hào)為1，這是信號(hào)的數(shù)學(xué)編碼互補(bǔ)。在增量脈沖信號(hào)的一個(gè)脈沖周期內(nèi)是指180度的相位反相互補(bǔ)。

增量編碼器的( HTL-G6)推挽式互補(bǔ)6通道輸出，是指無(wú)論是PNP接法還是NPN接法（取決于公共端接法），HTL-G6信號(hào)總是同時(shí)輸出一組1和0，A+與A-，B+與B-，Z+與Z-的相互之間互補(bǔ)輸出，例如A+與A-，當(dāng)A+在1時(shí)，A-就在0；當(dāng)A+在0時(shí)，A-就在1。

這種同時(shí)包含了互補(bǔ)信號(hào)的輸出，對(duì)于對(duì)空間電磁場(chǎng)沒(méi)有產(chǎn)生電磁場(chǎng)變化擾動(dòng)，也就是最不易被空間電磁場(chǎng)干擾到，而這種互補(bǔ)信號(hào)如果配合雙絞屏蔽電纜配對(duì)傳輸，抗干擾效果也更佳，信號(hào)往往可傳輸100米以上。推挽式互補(bǔ)輸出HTL-G6也可以只接一個(gè)極性的信號(hào)輸出，例如NPN或PNP的ABZ3根線，甚至只接AB，同樣可以兼容使用并也有較強(qiáng)的抗干擾性能。HTL-G6因其同時(shí)具有兼容PNP、NPN、推挽，又抗干擾效果最佳，是理想的替換NPN和PNP集電極開(kāi)路輸出的先進(jìn)電路輸出。

上拉電阻與光偶接收

對(duì)于NPN型的信號(hào)輸出，要接入PNP型接收電路是沒(méi)法接收信號(hào)的（電流流向不同，公共端不同），那可以在NPN型輸出的負(fù)載端接一個(gè)電阻，依靠采集電阻兩端的電壓取電壓變化，也稱(chēng)為電壓輸出。因?yàn)镹PN是低電平有效，采集電壓時(shí)通過(guò)采集端極性的互換將其轉(zhuǎn)為高電平有效（類(lèi)似PNP型的高電平有效），把電壓上拉了，因此這個(gè)電阻俗稱(chēng)“上拉電阻”。上拉電阻在信號(hào)頻率較高時(shí)因熱電阻而響應(yīng)延遲，帶來(lái)信號(hào)延遲失真，同時(shí)這段要采集的電壓也較容易被干擾到。

這種用法更像是臨時(shí)性應(yīng)急，不建議一直使用。

光偶接收，用光偶接收信號(hào)，與電流流向無(wú)關(guān)，因此可兼容接收NPN和PNP，但是，NPN的負(fù)邏輯特性沒(méi)有改變，信號(hào)是反相的，如果是編碼器會(huì)造成AB相反相而輸出旋轉(zhuǎn)方向的反轉(zhuǎn)，而對(duì)于Z相更是要注意輸出是反相的，在0點(diǎn)是低電平，0點(diǎn)以外大部分是高電平。

NPN型編碼器，該說(shuō)再見(jiàn)了

三極管放大電路的應(yīng)用有超過(guò)半個(gè)世紀(jì)了，隨著傳感器編碼器的使用越來(lái)越普遍，其中以日系設(shè)備常用的NPN電路開(kāi)始遇到了很多麻煩，其中最主要的是使用NPN型電路必須所有的接入都是NPN一致性的，公共端在電源的高電平共陽(yáng)，而現(xiàn)在電控以歐洲為代表的設(shè)計(jì)都是公共端在0V共陰，這造成了公共端接線共陰還是共陽(yáng)的混亂。尤其是現(xiàn)在很多的電機(jī)系統(tǒng)設(shè)備還要求0V接地，較多的NPN接入大面積的高電平共陽(yáng)公共端，與大面積的0v接地與外殼形成了電容電壓差，在設(shè)備通電與關(guān)機(jī)變化瞬間較容易沖擊器件損壞。

結(jié)論：NPN器件尤其是NPN編碼器如果與歐系電機(jī)設(shè)備混用，信號(hào)較易被干擾，器件較易被損壞。

而另一方面，隨著HTL-6推挽式含反相信號(hào)的大量成功應(yīng)用，這種兼容性強(qiáng)抗干擾好的使用成本已經(jīng)大大降低，與原有的集電極開(kāi)路輸出成本相差已經(jīng)很接近，其作為理想的替換NPN和PNP集電極開(kāi)路輸出，尤其是可替換掉容易造成公共端接線混亂的NPN型編碼器。NPN編碼器，該說(shuō)再見(jiàn)了。