開集極電路(英語(yǔ):Open Collector,俗稱“集電極開路門”或“OC門”),是一種集成電路的輸出裝置。OC門實(shí)際上只是一個(gè)NPN型三極管,并不輸出某一特定電壓值或電流值。OC門根據(jù)三極管基極所接的集成電路來(lái)決定(三極管發(fā)射極接地),通過(guò)三極管集電極,使其開路而輸出。而輸出設(shè)備若為場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET),則稱之為漏極開路(英語(yǔ):Open Drain,俗稱“OD門”),工作原理相仿。通過(guò)OC門這一裝置,能夠讓邏輯門輸出端的直接并聯(lián)使用。兩個(gè)OC門的并聯(lián),可以實(shí)現(xiàn)邏輯與的關(guān)系,稱為“線與”,但在輸出端口應(yīng)加一個(gè)上拉電阻與電源相連。
這種配置的特性是,輸出側(cè)上拉電阻(pull-up resistor)連接的電壓不一定需要使用與輸入側(cè)IC同樣的電源(VCC),可以是用更低或更高的電壓來(lái)代替。因此,集電極開路電路有時(shí)用于連接不同工作電位、或用于外部電路需要更高電壓的場(chǎng)合。OC 的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是多個(gè) OC 輸出允許連接到同一條線上。從輸出端向里看,OC 引腳在輸出高電平時(shí)高阻、低電平時(shí)接地,因此如果所有的輸出都在高阻抗(即邏輯 1)狀態(tài),該線(以及下游的上拉電阻)將輸出一個(gè)高電壓的狀態(tài);但如果至少一個(gè) OC 輸出處在低電平(即邏輯 0),那么它們會(huì)吸收電流、將輸出線拉到低電平。因此,集極開路設(shè)備通常用于連接多個(gè)器件的總線,前提是該總線的邏輯是同一時(shí)刻僅有單個(gè)設(shè)備輸出(負(fù)邏輯的)有效信號(hào),例如MCS-51系列的寫使能(/WR 等)。這允許一個(gè)正在驅(qū)動(dòng)總線的設(shè)備不會(huì)和其他不活動(dòng)的設(shè)備互相干擾——如果不使用 OC 輸出,那么不活動(dòng)(輸出低電平)的設(shè)備將試圖把總線電壓拉回低電平,造成不可預(yù)知的輸出。基于上面的優(yōu)點(diǎn),可以將幾個(gè) OC 連接在一起形成“線與(wired AND)”(正邏輯,即高電平代表真)或“線或(wired OR)”(負(fù)邏輯,低電平代表真)。線或的原理可通過(guò)簡(jiǎn)單的分析得知,也可由德摩根定律證明。OC 唯一的問(wèn)題就是功率耗損。因?yàn)檫@樣的配置往往需要較高的電流才能正確的工作,即使在關(guān)閉的狀態(tài),也通常會(huì)有幾個(gè) nA 的泄漏電流,更不用說(shuō)輸出側(cè)上拉電阻所帶來(lái)的損耗。
上拉就是將不確定的信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻鉗位在高電平,電阻同時(shí)起限流作用。下拉同理,也是將不確定的信號(hào)通過(guò)一個(gè)電阻鉗位在低電平。上拉是對(duì)器件輸入電流,下拉是輸出電流;強(qiáng)弱只是上拉電阻的阻值不同,沒(méi)有什么嚴(yán)格區(qū)分;對(duì)于非集電極(或漏極)開路輸出型電路(如普通門電路)提供電流和電壓的能力是有限的,上拉電阻的功能主要是為集電極開路輸出型電路輸出電流通道。
1、當(dāng)TTL電路驅(qū)動(dòng)CMOS電路時(shí),如果電路輸出的高電平低于CMOS電路的最低高電平(一般為3.5V), 這時(shí)就需要在TTL的輸出端接上拉電阻,以提高輸出高電平的值。2、OC門電路必須使用上拉電阻,以提高輸出的高電平值。3、為增強(qiáng)輸出引腳的驅(qū)動(dòng)能力,有的單片機(jī)管腳上也常使用上拉電阻。4、在CMOS芯片上,為了防止靜電造成損壞,不用的管腳不能懸空,一般接上拉電阻以降低輸入阻抗, 提供泄荷通路。5、芯片的管腳加上拉電阻來(lái)提高輸出電平,從而提高芯片輸入信號(hào)的噪聲容限,增強(qiáng)抗干擾能力。6、提高總線的抗電磁干擾能力,管腳懸空就比較容易接受外界的電磁干擾。7、長(zhǎng)線傳輸中電阻不匹配容易引起反射波干擾,加上、下拉電阻是電阻匹配,有效的抑制反射波干擾。
就是從電源高電平引出的電阻接到輸出端。1、如果電平用OC(集電極開路,TTL)或OD(漏極開路,CMOS)輸出,那么不用上拉電阻是不能工作的, 這個(gè)很容易理解,管子沒(méi)有電源就不能輸出高電平了。2、如果輸出電流比較大,輸出的電平就會(huì)降低(電路中已經(jīng)有了一個(gè)上拉電阻,但是電阻太大,壓降太高),就可以用上拉電阻提供電流分量, 把電平“拉高”。(就是并一個(gè)電阻在IC內(nèi)部的上拉電阻上,這時(shí)總電阻減小,總電流增大)。當(dāng)然管子按需要工作在線性范圍的上拉電阻不能太小。當(dāng)然也會(huì)用這個(gè)方式來(lái)實(shí)現(xiàn)門電路電平的匹配。