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開漏電路特點及應用

admin @ 2014-03-26 , reply:0

概述

       在電路設計時我們常常遇到開漏(opendrain)和開集(opencollector)的概念。本人雖然在念書時就知道……

        在電路設計時我們常常遇到開漏(open drain)和開集(open collector)的概念。本人雖然在念書時就知道其基本的用法,而且在設計中並未遇的過問題。但是前兩天有位同事向我問起了這個概念。我忽然覺得自己對其概念了解的並不系統。近日,忙裡偷閒對其進行了下總結。
  所謂開漏電路概念中提到的“漏”就是指MOS FET的漏極。同理,開集電路中的“集”就是指三極體的集電極。開漏電路就是指以MOS FET的漏極為輸出的電路。一般的用法是會在漏極外部的電路添加上拉電阻。完整的開漏電路應該由開漏器件和開漏上拉電阻組成。如圖1所示:   
   

組成開漏形式的電路有以下幾個特點:
1. 利用外部電路的驅動能力,減少IC內部的驅動。當IC內部MOSFET導通時,驅動電流是從外部的VCC流經R pull-up ,MOSFET到GND。IC內部僅需很下的柵極驅動電流。如圖1。
2. 可以將多個開漏輸出的Pin,連接到一條線上。形成“與邏輯”關係。如圖1,當PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一個變低后,開漏線上的邏輯就為0了。這也是I2C,SMBus等匯流排判斷匯流排佔用狀態的原理。
3. 可以利用改變上拉電源的電壓,改變傳輸電平。如圖2, IC的邏輯電平由電源Vcc1決定,而輸出高電平則由Vcc2決定。這樣我們就可以用低電平邏輯控制輸出高電平邏輯了。
4. 開漏Pin不連接外部的上拉電阻,則只能輸出低電平。
5. 標準的開漏腳一般只有輸出的能力。添加其它的判斷電路,才能具備雙向輸入、輸出的能力。

 

 

應用中需注意:
1.   開漏和開集的原理類似,在許多應用中我們利用開集電路代替開漏電路。例如,某輸入Pin要求由開漏電路驅動。則我們常見的驅動方式是利用一個三極體組成開集電路來驅動它,即方便又節省成本。如圖3。
 
2.  上拉電阻R pull-up的阻值決定了邏輯電平轉換的沿的速度。阻值越大,速度越低功耗越小。反之亦然。


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