开漏(open drain)
开漏电路概念中提到的“漏”就是指MOS FET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MOS FET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:
组成开漏形式的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(因此对于经典的51单片机的P0口而言,要想做输入输出功能必须加外部上拉电阻,否则无法输出高电平逻辑)。
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。
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。则我们常见的驱动方式是利用一个三极管组成开集电路来驱动它,即方便又节省成本。如图3。
2. 上拉电阻R pull-up的阻值决定了逻辑电平转换的沿的速度。阻值越大,速度越低功耗越小。反之亦然。
需要补充的是,开漏和开集都可以作为驱动输出控制的开关,但是开漏电路在关闭输出的情况下会耗电,如图1所示,Vcc经上拉电阻过漏极到地,上拉电阻大小影响开关响应及驱动能力,如果上拉过小势必会导致在漏极导通的情况下的电力消耗。图2所示的开集输出电路,有同样的耗电问题。不过集电极驱动输出还有一种接法,可以解决耗电问题,使用PNP的三极管,发射极接电源,集电极接输出,基极加一个电阻接开关控制。当然在有些耗电不是问题的情况下开漏也是一个好的选择,很多处理器的i/o口都带有开漏功能,这样,就可以节约一个三极管。 1# 6019赵文 |