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  • 集電極開路(OC)輸出原理,應(yīng)用介紹
    • 發(fā)布時間:2022-12-12 16:50:06
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    集電極開路(OC)輸出原理,應(yīng)用介紹
    集電極開路輸出的結(jié)構(gòu)如圖1所示,右邊的那個三極管集電極什么都不接,所以叫做集電極開路(左邊的三極管為反相之用,使輸入為“0”時,輸出也為“0”)。
    對于圖1,當左端的輸入為“0”時,前面的三極管截止(即集電極C跟發(fā)射極E之間相當于斷開),所以5V電源通過1K電阻加到右邊的三極管上,右邊的三極管導通(即相當于一個開關(guān)閉合);
    當左端的輸入為“1”時,前面的三極管導通,而后面的三極管截止(相當于開關(guān)斷開)。
    集電極開路輸出
    集電極開路輸出原理
    在電路中常會遇到漏極開路(Open Drain)和集電極開路(Open Collector)兩種情形。漏極開路電路概念中提到的“漏”是指 MOSFET的漏極。同理,集電極開路電路中的“集”就是指三極管的集電極。在數(shù)字電路中,分別簡稱OD門和OC門。
    集電極開路電路是灌電流輸出器件。在關(guān)斷狀態(tài)時,集電極開路輸出連到地;在導通狀態(tài)時,集電極開路輸出懸空。因此,集電極開路輸出需要一個源電流輸入接口。下面表格中給出了一個簡單的集電極開路輸出電路的原理圖。
    集電極開路輸出
    典型的集電極開路電路如下圖所示。電路中右側(cè)的三極管集電極什么都不接,所以叫做集電極開路,左側(cè)的三極管用于反相作用,即左側(cè)輸入“0”時左側(cè)三極管截止,VCC通過電阻加到右側(cè)三極管基極,右側(cè)三極管導通,右側(cè)輸出端連接到地,輸出“0”。
    集電極開路輸出
    從圖中電路可以看出集電極開路是無法輸出高電平的,如果要想輸出高電平可以在輸出端加上上拉電阻。因此集電極開路輸出可以用做電平轉(zhuǎn)換,通過上拉電阻上拉至不同的電壓,來實現(xiàn)不同的電平轉(zhuǎn)換。
    用做驅(qū)動器。由于OC門電路的輸出管的集電極懸空,使用時需外接一個上拉電阻Rp到電源VCC。OC門使用上拉電阻以輸出高電平,此外為了加大輸出引腳的驅(qū)動能力,上拉電阻阻值的選擇原則,從降低功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當足夠大;從確保足夠的驅(qū)動電流考慮應(yīng)當足夠小。
    將OC門輸出連在一起時,再通過一個電阻接外電源,可以實現(xiàn)“線與”邏輯關(guān)系。只要電阻的阻值和外電源電壓的數(shù)值選擇得當,就能做到既保證輸出的高、低電平符合要求,而且輸出三極管的負載電流又不至于過大。
    集電極開路輸出除了可以實現(xiàn)多門的線與邏輯關(guān)系外,通過使用大功率的三極管還可用于直接驅(qū)動較大電流的負載,如繼電器、脈沖變壓器、指示燈等。
    集電極開路輸出的應(yīng)用
    應(yīng)用一:
    實現(xiàn)與或非邏輯,用做電平轉(zhuǎn)換,用做驅(qū)動器。由于OC門電路的輸出管的集電極懸空,使用時需外接一個上拉電阻Rp到電源VCC。
    OC門使用上拉電阻以輸出高電平,此外為了加大輸出引腳的驅(qū)動能力,上拉電阻阻值的選擇原則,從降低功耗及芯片的灌電流能力考慮應(yīng)當足夠大;從確保足夠的驅(qū)動電流考慮應(yīng)當足夠小。
    應(yīng)用二:
    線與邏輯,即兩個輸出端(包括兩個以上)直接互連就可以實現(xiàn)“AND”的邏輯功能。
    在總線傳輸?shù)葘嶋H應(yīng)用中需要多個門的輸出端并聯(lián)連接使用,而一般TTL門輸出端并不能直接并接使用,否則這些門的輸出管之間由于低阻抗形成很大的短路電流(灌電流),而燒壞器件。
    在硬件上,可用OC門或三態(tài)門(ST門)來實現(xiàn)。 用OC門實現(xiàn)線與,應(yīng)同時在輸出端口應(yīng)加一個上拉電阻。
    應(yīng)用三:
    三態(tài)門(TS門)主要用在應(yīng)用于多個門輸出共享數(shù)據(jù)總線,為避免多個門輸出同時占用數(shù)據(jù)總線,這些門的使能信號(EN)中只允許有一個為有效電平(如高電平),由于三態(tài)門的輸出是推拉式的低阻輸出,且不需接上拉(負載)電阻,所以開關(guān)速度比OC門快,常用三態(tài)門作為輸出緩沖器。
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