什么是开漏(open drain)和开集(open collector)?

更新时间:2022-12-02
在电路设计时我们常常遇到 开漏(open drain)开集(open collector) 的概念。
所谓开漏电路中的 “漏”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。如图1所示:
图1

开漏电路有以下几个特点:

  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R pull-up -> MOSFET到GND。IC内部仅需很小的栅极驱动电流。如图1。
  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。如图2, 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。
图2

应用中需注意:

  1. 开漏和开集的原理类似,在许多应用中我们可利用开集电路代替开漏电路。例如,某输入Pin要求由开漏电路驱动。我们通常也可利用一个三极管组成开集电路来驱动它,如图3。
  2. 上拉电阻Rpull-up的阻值决定了逻辑电平转换沿的速度。阻值越大,速度越低功耗越小。反之亦然。

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