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集電極開路

鎖定
開集極電路(英語: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門實際上只是一個NPN型三極管,並不輸出某一特定電壓值或電流值。OC門根據三極管基極所接的集成電路來決定(三極管發射極接地),通過三極管集電極,使其開路而輸出。而輸出設備若為場效應晶體管(MOSFET),則稱之為漏極開路(英語:Open Drain,俗稱“OD門”),工作原理相仿。通過OC門這一裝置,能夠讓邏輯門輸出端的直接並聯使用。兩個OC門的並聯,可以實現邏輯與的關係,稱為“線與”,但在輸出端口應加一個上拉電阻電源相連。
中文名
集電極開路
外文名
Open Collector
別    名
開集級電路
類    別
一種集成電路的輸出裝置
工作特性
這種配置的特性是,輸出側上拉電阻(pull-up resistor)連接的電壓不一定需要使用與輸入側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、或用於外部電路需要更高電壓的場合。
OC 的另一個優點是多個 OC 輸出允許連接到同一條線上。從輸出端向裏看,OC 引腳在輸出高電平時高阻、低電平時接地,因此如果所有的輸出都在高阻抗(即邏輯 1)狀態,該線(以及下游的上拉電阻)將輸出一個高電壓的狀態;但如果至少一個 OC 輸出處在低電平(即邏輯 0),那麼它們會吸收電流、將輸出線拉到低電平。因此,集極開路設備通常用於連接多個器件的總線,前提是該總線的邏輯是同一時刻僅有單個設備輸出(負邏輯的)有效信號,例如MCS-51系列的寫使能(/WR 等)。這允許一個正在驅動總線的設備不會和其他不活動的設備互相干擾——如果不使用 OC 輸出,那麼不活動(輸出低電平)的設備將試圖把總線電壓拉回低電平,造成不可預知的輸出。
基於上面的優點,可以將幾個 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)”(負邏輯,低電平代表真)。線或的原理可通過簡單的分析得知,也可由德摩根定律證明。
OC 唯一的問題就是功率耗損。因為這樣的配置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 的泄漏電流,更不用説輸出側上拉電阻所帶來的損耗。 [1] 
參考資料
  • 1.    Mead, Carver; Conway, Lynn (1980). Introduction to VLSI systems. Addison Wesley Publishing Company. ISBN 978-0-201-04358-7.