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集电极开路

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一个集成电路(IC)開集級電路的简化图,注意此引脚的输出与内部信号是反相的。

開集極電路英语:Open Collector,俗称“集电极开路门”或“OC门”),是一种集成电路的输出装置。OC门实际上只是一个NPN型三极管,并不输出某一特定电压值或电流值。OC门根据三极管基极所接的集成电路来决定(三极管发射极接地),通过三极管集电极,使其开路而输出。而输出设备若为场效应晶体管(MOSFET),则称之为漏极开路英语:Open Drain,俗称“OD门”),工作原理相仿。通过OC门这一装置,能够让逻辑门输出端的直接并联使用。两个OC门的并联,可以实现逻辑与的关系,称为“线与”,但在输出端口应加一个上拉电阻电源相连。

OC 的工作特性[编辑]

這種組態的特性是,输出侧上拉電阻(pull-up resistor)連接的電壓不一定需要使用与输入侧IC同樣的電源(VCC),可以是用更低或更高的電壓來代替。因此,集電極開路電路有時用於連接不同工作電位、或用于外部電路需要更高電壓的场合。

通过 7407 OC 缓冲器,以 5V 的 TTL 信号驱动 12V 继电器

OC 的另一個優點是多个 OC 输出允許連接到同一条线上。从输出端向里看,OC 引脚在输出高电平时高阻、低电平时接地,因此如果所有的輸出都在高阻抗(即邏輯 1)狀態,该线(以及下游的上拉電阻)將输出一個高電壓的狀態;但如果至少一个 OC 輸出处在低电平(即邏輯 0),那么它們會吸收電流、将输出线拉到低电平。因此,集極開路設備通常用於連接多個器件的總線,前提是该总线的逻辑是同一时刻仅有单个设备输出(负逻辑的)有效信号,例如 MCS-51 系列的寫使能(/WR 等)。這允许一個正在驱动总线的設備不会和其他不活动的設備互相干扰——如果不使用 OC 输出,那麼不活动(输出低电平)的設備將試圖把總線电压拉回低电平,造成不可預知的輸出。

基于上面的优点,可以將幾個 OC 連接在一起形成“线与(wired AND)”(正邏輯,即高电平代表真)或“線或(wired OR)”(負邏輯,低电平代表真)。线或的原理可通过简单的分析得知,也可由德摩根定律证明。

OC 唯一的問題就是功率耗損。因為這樣的組態往往需要較高的電流才能正確的工作,即使在關閉的狀態,也通常會有幾個 nA 的洩漏電流,更不用说输出侧上拉电阻所带来的损耗。