开漏、开集电路详解

2018-01-12 15:08:56 来源:电子发烧友
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在电路设计时我们常常遇到开漏(open drain)和开集(open collector)的概念。这两个概念到底是什么呢?下文给你带来详细介绍。
 
开漏(opendrain)介绍
开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。同理,开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。
 
所谓开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOSFET的漏极。同理,开集电路中的“集”就是指三极管的集电极。开漏电路就是指以MOSFET的漏极为输出的电路。一般的用法是会在漏极外部的电路添加上拉电阻。完整的开漏电路应该由开漏器件和开漏上拉电阻组成。如下图所示:
 
 
组成开漏形式的电路特点
1.利用外部电路的驱动能力,减少IC内部的驱动。当IC内部MOSFET导通时,驱动电流是从外部的VCC流经Rpull-up,MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。
 
 
2.可以将多个开漏输出的Pin,连接到一条线上。形成“与逻辑”关系。如图1,当PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一个变低后,开漏线上的逻辑就为0了。这也是I2C,SMBus等总线判断总线占用状态的原理。
 
3.可以利用改变上拉电源的电压,改变传输电平。IC的逻辑电平由电源Vcc1决定,而输出高电平则由Vcc2决定。这样我们就可以用低电平逻辑控制输出高电平逻辑了。
 
4.开漏Pin不连接外部的上拉电阻,则只能输出低电平。
 
5.标准的开漏脚一般只有输出的能力。添加其它的判断电路,才能具备双向输入、输出的能力。
 
开集(opencollector)介绍
Open-collector/ Open-drain是用于多个device间使用一个连接线来双向(Bi-direcTIonally)通信的技术。
 
如图所示
 
 
因为Collector的pin没有和任何其他device连接所以叫Open Collector。BJT的情况叫做Open-Collector,MOSFET的情况叫做Open-drain。理论上BJT和MOSFET一样。
 
在input有high信号的话,transistor则为ON,此时Output和Groud形成通路使得Output输出为Low
 
在input有low信号的话,transistor则为OFF,此时Output为Hi-inpedence状态。
 
Hi-impedence的意思是阻抗很高,Low和High不能区别的状态。
所以一般情况下,Output会连接有一个Pull-up电阻,在input为low时,能把output的状态从Hi-impedence拉到High状态。
 
若是在bus线上有多个同样的Open-collector时,只要有一个open-collector的input为low,导致output为low,则引起bus上的状态为low。这样的bus线叫做wired-OR。
 
Open-collector因为Pull-up电阻,导致input为low时,output为High。在多个device间不会引起信号冲突。而不使用open-collector的话,多个device发送low或者high时,会引起短路。
 
开集(Open-collector)的特点
1. 多个device连接时,可以双方向传输(wire-OR)
2. Level不同的device之间也可以传输数据(5V的master可以给3V的slave传输数据)
 
I2C就是使用此方法构造的。
 
I2C最初的操作就是发送一个slave address。发送后等待回应ACK
 
这时多个device中符合其slave地址的device会使其output为low来回应master,使得master判定此device为自己需要交换数据的device。
 
 
 
 
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