| 爲什麼必須要在OC門輸出的IO口上加上拉電阻？ | |
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A：我們先來說說集電極開路輸出的結構。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麼都不接，所以叫做集電極開路（左邊的三極管爲反相之用，使輸入爲“0”時，輸出也爲“0”）。對於圖1，當左端的輸入爲“0”時，前面的三極管截止（即集電極C跟發射極E之間相當於斷開），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（即相當於一個開關閉合）；當左端的輸入爲“1”時，前面的三極管導通，而後面的三極管截止（相當於開關斷開）。
 我們將圖1簡化成圖2的樣子。圖2中的開關受軟件控制，“1”時斷開，“0”時閉合。很明顯可以看出，當開關閉合時，輸出直接接地，所以輸出電平爲0。而當開關斷開時，則輸出端懸空了，即高阻態。這時電平狀態未知，如果後面一個電阻負載（即使很輕的負載）到地，那麼輸出端的電平就被這個負載拉到低電平了，所以這個電路是不能輸出高電平的。
再看圖三。圖三中那個1K的電阻即是上拉電阻。如果開關閉合，則有電流從1K電阻及開關上流過，但由於開關閉和時電阻爲0（方便我們的討論，實際情況中開關電阻不爲0，另外對於三極管還存在飽和壓降），所以在開關上的電壓爲0，即輸出電平爲0。如果開關斷開，則由於開關電阻爲無窮大（同上，不考慮實際中的漏電流），所以流過的電流爲0，因此在1K電阻上的壓降也爲0，所以輸出端的電壓就是5V了，這樣就能輸出高電平了。但是這個輸出的內阻是比較大的（即1KΩ），如果接一個電阻爲R的負載，通過分壓計算，就可以算得最後的輸出電壓爲5*R/(R+1000)伏，即5/(1+1000/R)伏。所以，如果要達到一定的電壓的話，R就不能太小。如果R真的太小，而導致輸出電壓不夠的話，那我們只有通過減小那個1K的上拉電阻來增加驅動能力。但是，上拉電阻又不能取得太小，因爲當開關閉合時，將產生電流，由於開關能流過的電流是有限的，因此限制了上拉電阻的取值，另外還需要考慮到，當輸出低電平時，負載可能還會給提供一部分電流從開關流過，因此要綜合這些電流考慮來選擇合適的上拉電阻。 如果我們將一個讀數據用的輸入端接在輸出端，這樣就是一個IO口了（51的IO口就是這樣的結構，其中P0口內部不帶上拉，而其它三個口帶內部上拉），當我們要使用輸入功能時，只要將輸出口設置爲1即可，這樣就相當於那個開關斷開，而對於P0口來說，就是高阻態了。 對於漏極開路（OD）輸出，跟集電極開路輸出是十分類似的。將上面的三極管換成場效應管即可。這樣集電極就變成了漏極，OC就變成了OD，原理分析是一樣的。 另一種輸出結構是推輓輸出。推輓輸出的結構就是把上面的上拉電阻也換成一個開關，當要輸出高電平時，上面的開關通，下面的開關斷；而要輸出低電平時，則剛好相反。比起OC或者OD來說，這樣的推輓結構高、低電平驅動能力都很強。如果兩個輸出不同電平的輸出口接在一起的話，就會產生很大的電流，有可能將輸出口燒壞。而上面說的OC或OD輸出則不會有這樣的情況，因爲上拉電阻提供的電流比較小。如果是推輓輸出的要設置爲高阻態時，則兩個開關必須同時斷開（或者在輸出口上使用一個傳輸門），這樣可作爲輸入狀態，AVR單片機的一些IO口就是這種結構。 集電極開路輸出大概有以下幾個好處：
1.可以實現線與功能，即兩個或多個輸出端可並聯在一起，然後接一上拉電阻至高電平。這樣，只要有一個輸出是低， 那麼結果就是低，即實現了與的功能。 2.跟上面的有點類似，那就是多個門輸出端接在一起時，不會導致損壞。 3.可以用來控制較高的電平。典型應用可以看看ULN2003。 4.跟3類似，當輸出斷開時，爲高阻態，這樣就可以做輸入口使用了。典型應用請看8951單片機的IO口結構， 置1時即爲輸入口。 對於集電極開路（OC）或者漏極開路（OD）輸出的，如果要輸出高電平，必須接上拉電阻，因爲OC或OD門， 置1時輸出相當於懸空。 寫得不錯。不過，這句話要修訂一下： ** 對於集電極（OC）或者漏極開路（OD）輸出的，如果要輸出高電平，必須接上拉電阻，因爲OC或OD門， 置1時輸出相當於懸空。 ** 在要輸出低電平時，也要上拉電阻。因爲OC或OD原本都是沒有電平的，必須“人爲”地給它們加一個高電平作爲初始電平。 |
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| ·關於oc門 -|edwards 發表於 2006-10-20 21:06:00 | |
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OC門，又稱集電極開路（漏極開路）與非門門電路，Open Collector（Open Drain）。 爲什麼引入OC門？ 實際使用中,有時需要兩個或兩個以上與非門的輸出端連接在同一條導線上，將這些與非門上的數據（狀態電平）用同一條導線輸送出去。因此，需要一種新的與非門電路--OC門來實現“線與邏輯”。 |