上下拉電阻作的作用是什麼?OC,OD門是什麼?

2021-08-21 18:37:52 字數 1832 閱讀 1793

由上下拉電阻的作用引出本文的內容,oc和od門

oc(open collector)是集電極開路,必須外界上拉電阻和電源才能將開關電平作為高低電平用。否則它一般只作為開關大電壓和大電流負載,所以又叫做驅動閘電路。

集電極開路輸出的結構如圖1所示,右邊的那個三極體集電極什麼都不接,所以叫做集電極開路(左邊的三極體起反相作用,使輸入為"0"時,輸出也為"0")。對於圖1,當左端的輸入為「0」時,前面的三極體截止,所以5v電源通過1k電阻加到右邊的三極體上,右邊的三極體導通(即相當於乙個開關閉合);當左端的輸入為「1」時,前面的三極體導通,而後面的三極體截止(相當於開關斷開)。

我們將圖1簡化成圖2的樣子。圖2中的開關受軟體控制,「1」時斷開,「0」時閉合。很明顯可以看出,當開關閉合時,輸出直接接地,所以輸出電平為0。而當開關斷開時,則輸出端懸空了,即高阻態。這時電平狀態未知,如果後面乙個電阻負載(即使很輕的負載)到地,那麼輸出端的電平就被這個負載拉到低電平了,所以這個電路是不能輸出高電平的。

再看圖三。圖三中那個1k的電阻即是上拉電阻。如果開關閉合,則有電流從1k電阻及開關上流過,但由於開關閉和時電阻為0(方便我們的討論,實際情況中開關電阻不為0,另外對於三極體還存在飽和壓降),所以在開關上的電壓為0,即輸出電平為0。如果開關斷開,則由於開關電阻為無窮大(同上,不考慮實際中的漏電流),所以流過的電流為0,因此在1k電阻上的壓降也為0,所以輸出端的電壓就是5v了,這樣就能輸出高電平了。但是這個輸出的內阻是比較大的(即1kω),如果接乙個電阻為r的負載,通過分壓計算,就可以算得最後的輸出電壓為5*r/(r+1000)伏,即5/(1+1000/r)伏。所以,如果要達到一定的電壓的話,r就不能太小。如果r真的太小,而導致輸出電壓不夠的話,那我們只有通過減小那個1k的上拉電阻來增加驅動能力。但是,上拉電阻又不能取得太小,因為當開關閉合時,將產生電流,由於開關能流過的電流是有限的,因此限制了上拉電阻的取值,另外還需要考慮到,當輸出低電平時,負載可能還會給提供一部分電流從開關流過,因此要綜合這些電流考慮來選擇合適的上拉電阻。

od(open drain)是漏極開路。

對於漏極開路(od)輸出,跟集電極開路輸出是十分類似的。將上面的三極體換成場效電晶體即可。這樣集電極就變成了漏極,oc就變成了od,原理分析是一樣的。

開漏形式的電路有以下幾個特點:

a. 利用外部電路的驅動能力,減少ic內部的驅動。 或驅動比晶元電源電壓高的負載.

b.可以將多個開漏輸出的pin,連線到一條線上。通過乙隻上拉電阻,在不增加任何器件的情況下,形成「與邏輯」關係。這也是i2c,smbus等匯流排判斷匯流排占用狀態的原理。如果作為圖騰輸出必須接上拉電阻。接容性負載時,下降延是晶元內的電晶體,是有源驅動,速度較快;上公升延是無源的外接電阻,速度慢。如果要求速度高電阻選擇要小,功耗會大。所以負載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。

c. 可以利用改變上拉電源的電壓,改變傳輸電平。例如加上上拉電阻就可以提供ttl/cmos電平輸出等。

d. 開漏pin不連線外部的上拉電阻,則只能輸出低電平。一般來說,開漏是用來連線不同電平的器件,匹配電平用的。

正常的cmos輸出級是上、下兩個管子,把上面的管子去掉就是open-drain了。這種輸出的主要目的有兩個:電平轉換和線與。

由於漏級開路,所以后級電路必須接一上拉電阻,上拉電阻的電源電壓就可以決定輸出電平。這樣你就可以進行任意電平的轉換了。

線與功能主要用於有多個電路對同一訊號進行拉低操作的場合,如果本電路不想拉低,就輸出高電平,因為open-drain上面的管子被拿掉,高電平是靠外接的上拉電阻實現的。(而正常的cmos輸出級,如果出現乙個輸出為高另外乙個為低時,等於電源短路。)

open-drain提供了靈活的輸出方式,但是也有其弱點,就是帶來上公升沿的延時。因為上公升沿是通過外接上拉無源電阻對負載充電,所以當電阻選擇小時延時就小,但功耗大;反之延時大功耗小。所以如果對延時有要求,則建議用下降沿輸出。

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