【電路知識】OC、OD門輸出、推挽輸出-KIA MOS管

什么是OC、OD？

集電極開路門(集電極開路 OC 或源極開路OD)

open-drain是漏極開路輸出的意思，相當于集電極開路(open-collector)輸出，即ttl中的集電極開路（oc）輸出。一般用于線或、線與，也有的用于電流驅(qū)動。

open-drain是對mos管而言，open-collector是對雙極型管而言，在用法上沒什么區(qū)別。

開漏形式的電路有以下幾個特點：

1.利用外部電路的驅(qū)動能力，減少IC內(nèi)部的驅(qū)動或驅(qū)動比芯片電源電壓高的負載。

2. 可以將多個開漏輸出的Pin，連接到一條線上通過一只上拉電阻，在不增加任何器件的情況下，形成“與邏輯”關(guān)系。這也是I2C，SMBus等總線判斷總線占用狀態(tài)的原理。

接容性負載時，下降延是芯片內(nèi)的晶體管，是有源驅(qū)動，速度較快；上升延是無源的外接電阻，速度慢。如果要求速度高電阻選擇要小，功耗會大。所以負載電阻的選擇要兼顧功耗和速度。

3.可以利用改變上拉電源的電壓，改變傳輸電平。例如加上上拉電阻就可以提供TTL/CMOS電平輸出等。

4.開漏Pin不連接外部的上拉電阻，則只能輸出低電平。一般來說，開漏是用來連接不同電平的器件，匹配電平用的。

5.正常的CMOS輸出級是上、下兩個管子，把上面的管子去掉就是OPEN-DRAIN了。這種輸出的主要目的有兩個：電平轉(zhuǎn)換和線與。

6.由于漏級開路，所以后級電路必須接一上拉電阻，上拉電阻的電源電壓就可以決定輸出電平。這樣就可以進行任意電平的轉(zhuǎn)換了。

7.線與功能主要用于有多個電路對同一信號進行拉低操作的場合，如果本電路不想拉低，就輸出高電平，因為OPEN-DRAIN上面的管子被拿掉，高電平是靠外接的上拉電阻實現(xiàn)的。（而正常的CMOS輸出級，如果出現(xiàn)一個輸出為高另外一個為低時，等于電源短路。）

8.OPEN-DRAIN提供了靈活的輸出方式，但是也有其弱點，就是帶來上升沿的延時。因為上升沿是通過外接上拉無源電阻對負載充電，所以當電阻選擇小時延時就小，但功耗大；反之延時大功耗小。所以如果對延時有要求，則建議用下降沿輸出。

什么是線或邏輯與線與邏輯？

在一個結(jié)點(線)上, 連接一個上拉電阻到電源 VCC 或 VDD 和 n 個 NPN 或 NMOS 晶體管的集電極 C 或漏極 D, 這些晶體管的發(fā)射極 E 或源極 S 都接到地線上, 只要有一個晶體管飽和, 這個結(jié)點(線)就被拉到地線電平上。

因為這些晶體管的基極注入電流(NPN)或柵極加上高電平(NMOS), 晶體管就會飽和, 所以這些基極或柵極對這個結(jié)點(線)的關(guān)系是或非 NOR 邏輯. 如果這個結(jié)點后面加一個反相器, 就是或 OR 邏輯。

注：個人理解：線與，接上拉電阻至電源。(~A)&(~B)=~(A+B)，由公式較容易理解線與此概念的由來；

如果用下拉電阻和 PNP 或 PMOS 管就可以構(gòu)成與非 NAND 邏輯, 或用負邏輯關(guān)系轉(zhuǎn)換與/或邏輯。

注：線或，接下拉電阻至地。(~A)+(~B)=~(AB);

這些晶體管常常是一些邏輯電路的集電極開路 OC 或源極開路 OD 輸出端. 這種邏輯通常稱為線與/線或邏輯, 當你看到一些芯片的 OC 或 OD 輸出端連在一起, 而有一個上拉電阻時, 這就是線或/線與了, 但有時上拉電阻做在芯片的輸入端內(nèi)。

順便提示如果不是OC或OD芯片的輸出端是不可以連在一起的, 總線 BUS 上的雙向輸出端連在一起是有管理的, 同時只能有一個作輸出, 而其他是高阻態(tài)只能輸入。

什么是推挽結(jié)構(gòu)？

一般是指兩個三極管分別受兩互補信號的控制,總是在一個三極管導通的時候另一個截止，要實現(xiàn)線與需要用OC(open collector)門電路。如果輸出級的有兩個三極管，始終處于一個導通、一個截止的狀態(tài)，也就是兩個三級管推挽相連，這樣的電路結(jié)構(gòu)稱為推拉式電路或圖騰柱（Totem- pole）輸出電路。

當輸出低電平時，也就是下級負載門輸入低電平時，輸出端的電流將是下級門灌入；當輸出高電平時，也就是下級負載門輸入高電平時，輸出端的電流將是下級門從本級電源拉出。

這樣一來，輸出高低電平時將交替工作，從而減低了功耗，提高了每個管的承受能力。又由于不論走哪一路，管子導通電阻都很小，使RC常數(shù)很小造成延時短，轉(zhuǎn)變速度很快。因此，推拉式輸出級既提高電路的負載能力，又提高開關(guān)速度。

推挽電路是兩個參數(shù)相同的三極管或MOSFET,以推挽方式存在于電路中,各負責正負半周的波形放大任務(wù),電路工作時，兩只對稱的功率開關(guān)管每次只有一個導通，所以導通損耗小效率高。

輸出既可以向負載灌電流，也可以從負載抽取電流。由于驅(qū)動能力大，所以多個推挽輸出不能并聯(lián)在一起這是與OC或OC門之間的不同點。

KIA半導體是一家致力于功率半導體電子元器件研發(fā)與銷售的高新技術(shù)型企業(yè)，竭誠服務(wù)全球開關(guān)電源、綠色照明、電機驅(qū)動、汽車電子、新能源充電樁、太陽能設(shè)備、數(shù)碼家電、安防工程等行業(yè)長期合作伙伴，主動了解客戶需求，不斷研發(fā)創(chuàng)新，為客戶提供綠色、節(jié)能、高效的功率半導體產(chǎn)品。

OC OD 推挽輸出