集電極開(kāi)路（OC）輸出原理、應(yīng)用-KIA MOS管

集電極開(kāi)路輸出的結(jié)構(gòu)如圖1所示，右邊的那個(gè)三極管集電極什么都不接，所以叫做集電極開(kāi)路（左邊的三極管為反相之用，使輸入為“0”時(shí)，輸出也為“0”）。

對(duì)于圖1，當(dāng)左端的輸入為“0”時(shí)，前面的三極管截止（即集電極C跟發(fā)射極E之間相當(dāng)于斷開(kāi)），所以5V電源通過(guò)1K電阻加到右邊的三極管上，右邊的三極管導(dǎo)通（即相當(dāng)于一個(gè)開(kāi)關(guān)閉合）；

當(dāng)左端的輸入為“1”時(shí)，前面的三極管導(dǎo)通，而后面的三極管截止（相當(dāng)于開(kāi)關(guān)斷開(kāi)）。

集電極開(kāi)路輸出原理

在電路中常會(huì)遇到漏極開(kāi)路（Open Drain）和集電極開(kāi)路（Open Collector）兩種情形。漏極開(kāi)路電路概念中提到的“漏”是指 MOSFET的漏極。同理，集電極開(kāi)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(jiǎn)稱(chēng)OD門(mén)和OC門(mén)。

集電極開(kāi)路電路是灌電流輸出器件。在關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，集電極開(kāi)路輸出連到地；在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，集電極開(kāi)路輸出懸空。因此，集電極開(kāi)路輸出需要一個(gè)源電流輸入接口。下面表格中給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的集電極開(kāi)路輸出電路的原理圖。

典型的集電極開(kāi)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(kāi)路，左側(cè)的三極管用于反相作用，即左側(cè)輸入“0”時(shí)左側(cè)三極管截止，VCC通過(guò)電阻加到右側(cè)三極管基極，右側(cè)三極管導(dǎo)通，右側(cè)輸出端連接到地，輸出“0”。

從圖中電路可以看出集電極開(kāi)路是無(wú)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(kāi)路輸出可以用做電平轉(zhuǎn)換，通過(guò)上拉電阻上拉至不同的電壓，來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電平轉(zhuǎn)換。

用做驅(qū)動(dòng)器。由于OC門(mén)電路的輸出管的集電極懸空，使用時(shí)需外接一個(gè)上拉電阻Rp到電源VCC。OC門(mén)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(dòng)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(dāng)足夠大；從確保足夠的驅(qū)動(dòng)電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠小。

將OC門(mén)輸出連在一起時(shí)，再通過(guò)一個(gè)電阻接外電源，可以實(shí)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(dāng)，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(fù)載電流又不至于過(guò)大。

集電極開(kāi)路輸出除了可以實(shí)現(xiàn)多門(mén)的線與邏輯關(guān)系外，通過(guò)使用大功率的三極管還可用于直接驅(qū)動(dòng)較大電流的負(fù)載，如繼電器、脈沖變壓器、指示燈等。

集電極開(kāi)路輸出的應(yīng)用

應(yīng)用一：

實(shí)現(xiàn)與或非邏輯，用做電平轉(zhuǎn)換，用做驅(qū)動(dòng)器。由于OC門(mén)電路的輸出管的集電極懸空，使用時(shí)需外接一個(gè)上拉電阻Rp到電源VCC。

OC門(mén)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(dòng)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(dāng)足夠大；從確保足夠的驅(qū)動(dòng)電流考慮應(yīng)當(dāng)足夠小。

應(yīng)用二：

線與邏輯，即兩個(gè)輸出端（包括兩個(gè)以上）直接互連就可以實(shí)現(xiàn)“AND”的邏輯功能。

在總線傳輸?shù)葘?shí)際應(yīng)用中需要多個(gè)門(mén)的輸出端并聯(lián)連接使用，而一般TTL門(mén)輸出端并不能直接并接使用，否則這些門(mén)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(mén)或三態(tài)門(mén)（ST門(mén)）來(lái)實(shí)現(xiàn)。 用OC門(mén)實(shí)現(xiàn)線與，應(yīng)同時(shí)在輸出端口應(yīng)加一個(gè)上拉電阻。

應(yīng)用三：

三態(tài)門(mén)（TS門(mén)）主要用在應(yīng)用于多個(gè)門(mén)輸出共享數(shù)據(jù)總線，為避免多個(gè)門(mén)輸出同時(shí)占用數(shù)據(jù)總線，這些門(mén)的使能信號(hào)（EN）中只允許有一個(gè)為有效電平（如高電平），由于三態(tài)門(mén)的輸出是推拉式的低阻輸出，且不需接上拉（負(fù)載）電阻，所以開(kāi)關(guān)速度比OC門(mén)快，常用三態(tài)門(mén)作為輸出緩沖器。

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