集電極開路（OC）輸出原理、應用-KIA MOS管

集電極開路輸出的結構如圖1所示，右邊的那個三極管集電極什么都不接，所以叫做集電極開路（左邊的三極管為反相之用，使輸入為“0”時，輸出也為“0”）。

對于圖1，當左端的輸入為“0”時，前面的三極管截止（即集電極C跟發(fā)射極E之間相當于斷開），所以5V電源通過1K電阻加到右邊的三極管上，右邊的三極管導通（即相當于一個開關閉合）；

當左端的輸入為“1”時，前面的三極管導通，而后面的三極管截止（相當于開關斷開）。

集電極開路輸出原理

在電路中常會遇到漏極開路（Open Drain）和集電極開路（Open Collector）兩種情形。漏極開路電路概念中提到的“漏”是指 MOSFET的漏極。同理，集電極開路電路中的“集”就是指三極管的集電極。在數(shù)字電路中，分別簡稱OD門和OC門。

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

典型的集電極開路電路如下圖所示。電路中右側的三極管集電極什么都不接，所以叫做集電極開路，左側的三極管用于反相作用，即左側輸入“0”時左側三極管截止，VCC通過電阻加到右側三極管基極，右側三極管導通，右側輸出端連接到地，輸出“0”。

從圖中電路可以看出集電極開路是無法輸出高電平的，如果要想輸出高電平可以在輸出端加上上拉電阻。因此集電極開路輸出可以用做電平轉換，通過上拉電阻上拉至不同的電壓，來實現(xiàn)不同的電平轉換。

用做驅動器。由于OC門電路的輸出管的集電極懸空，使用時需外接一個上拉電阻Rp到電源VCC。OC門使用上拉電阻以輸出高電平，此外為了加大輸出引腳的驅動能力，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當足夠大；從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠小。

將OC門輸出連在一起時，再通過一個電阻接外電源，可以實現(xiàn)“線與”邏輯關系。只要電阻的阻值和外電源電壓的數(shù)值選擇得當，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載電流又不至于過大。

集電極開路輸出除了可以實現(xiàn)多門的線與邏輯關系外，通過使用大功率的三極管還可用于直接驅動較大電流的負載，如繼電器、脈沖變壓器、指示燈等。

集電極開路輸出的應用

應用一：

實現(xiàn)與或非邏輯，用做電平轉換，用做驅動器。由于OC門電路的輸出管的集電極懸空，使用時需外接一個上拉電阻Rp到電源VCC。

OC門使用上拉電阻以輸出高電平，此外為了加大輸出引腳的驅動能力，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當足夠大；從確保足夠的驅動電流考慮應當足夠小。

應用二：

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

在總線傳輸?shù)葘嶋H應用中需要多個門的輸出端并聯(lián)連接使用，而一般TTL門輸出端并不能直接并接使用，否則這些門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門或三態(tài)門（ST門）來實現(xiàn)。 用OC門實現(xiàn)線與，應同時在輸出端口應加一個上拉電阻。

應用三：

三態(tài)門（TS門）主要用在應用于多個門輸出共享數(shù)據(jù)總線，為避免多個門輸出同時占用數(shù)據(jù)總線，這些門的使能信號（EN）中只允許有一個為有效電平（如高電平），由于三態(tài)門的輸出是推拉式的低阻輸出，且不需接上拉（負載）電阻，所以開關速度比OC門快，常用三態(tài)門作為輸出緩沖器。

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