Colector deschis

O schemă simplificată a unui colector extern (deschis) al unui circuit integrat (IC).

Un colector deschis este un tip de poartă logică având ca ieșire fizică colectorul BJT constituind ultima etapă a circuitului său.

Acest tip de poartă este utilizat atunci când este necesar să se conducă dispozitive care necesită un curent mai mare și valori diferite ale tensiunii de alimentare în comparație cu cea a dispozitivului logic de conducere.

În acest fel, circuitul final poate fi completat după bunul plac prin dimensionarea corespunzătoare a rezistenței colectorului (externă a cipului), atribuind valoarea dorită curentului în funcție de tensiunea aleasă.

Limitele nominale de tensiune și curent ale porturilor cu colector deschis sunt în general mai mari decât cele ale porturilor normale, deși există dispozitive care nu permit să funcționeze cu tensiuni și curenți mai mari, un exemplu tipic este cipul 7406, care face parte din 7400 serie în tehnologia TTL .

Operațiune

În figura de mai sus, baza tranzistorului se numește „Ieșire IC”, care este ieșirea circuitului integrat. Aceasta este o ieșire internă din circuitul logic intern. Din punctul de vedere al tranzistorului, aceasta este intrarea care controlează comutarea acestuia. Ieșirea externă este dusă la colectorul tranzistorului și acesta din urmă acționează ca o interfață între circuitul intern și circuitele externe.

Ieșirea funcționează în esență fie ca un circuit deschis, adică conectat la nimic, fie ca conectat la masă. De obicei, la ieșire există un rezistor de tracțiune care ridică tensiunea de ieșire atunci când tranzistorul este oprit. Când tranzistorul conectat la acest rezistor este pornit, ieșirea merge la valoarea 0, fiind conectată la masă. Ieșirile circuitelor cu colector deschis sunt foarte utile în operații analogice matematice.

Un dispozitiv cu trei stări este diferit de un colector deschis prin faptul că este format din tranzistoare care funcționează ca chiuvete și surse de curent în ambele stări logice, precum și un control care vă permite să opriți ambii tranzistori și să izolați ieșirea.

Aplicații ale dispozitivelor open-collector

Deoarece rezistențele de tracțiune nu trebuie conectate la sursa de alimentare internă, orice tensiune poate fi utilizată la ieșire în limitele de siguranță ale dispozitivului. Prin urmare, circuitele cu colector deschis sunt utilizate pentru interfațarea familiilor de dispozitive care au valori diferite de tensiune de funcționare și pot rezista la tensiuni mai mari decât cele de alimentare. Aceste dispozitive sunt utilizate în mod obișnuit pentru a conduce alte dispozitive, cum ar fi tuburile Nixie și afișajul fluorescent de vid, care necesită tensiuni de alimentare mai mari decât tensiunea nominală de 5 volți.

Un alt avantaj este faptul că ieșirile mai multor colectoare deschise pot fi conectate la o singură linie. Dacă toate ieșirile conectate la linie sunt cu impedanță mare, rezistența de tracțiune menține ieșirea la un nivel logic ridicat (nivelul 1). Dacă una sau mai multe ieșiri sunt la nivelul logic scăzut (nivelul 0), ieșirea este conectată la masă și curentul curge în rezistența de tracțiune sau în sarcină. Prin urmare, se spune că ieșirile open-collector implementează poarta AND cu fir (logică cu fir AND).

O altă aplicație a colectorului deschis este conectarea diferitelor dispozitive la magistrală. Acest lucru permite unui dispozitiv să conducă magistrala fără interferențe de la alte dispozitive, de fapt, dacă dispozitivul cu colector deschis nu funcționează, ieșirile celorlalte dispozitive inactive ar fi putut aduce tensiunea magistralei la un nivel ridicat, provocând astfel o ieșire imprevizibilă. ^{[ neclar ]}

Prin conectarea ieșirilor mai multor colectoare deschise împreună, nodul comun formează așa-numitele porți „cu fir ȘI” sau „SAU cu fir”. O poartă AND cu fir se comportă ca funcția normală booleană AND a două (sau mai multe) porți, ieșirea este la logica 1 dacă și numai dacă toate intrările sunt la nivel logic 1 și 0 altfel. O poartă SAU cablată se comportă, de asemenea, ca o OR normală: ieșirea este scăzută dacă și numai dacă fiecare intrare este scăzută.

Dispozitivele SCSI -1 folosesc un colector deschis pentru semnale electrice. ^[1] SCSI-2 și SCSI-3 pot utiliza EIA-485 .

O problemă a colectoarelor deschise se referă la consumul de energie, de fapt acestea tind să necesite valori minime de curent ridicate pentru o funcționare corectă; chiar dacă sunt în starea „oprit”, acestea sunt adesea caracterizate de niște nano amperi de curent de scurgere (cantitatea exactă variază în funcție de temperatură).

Circuite Active-low wired-active / active-high wired-AND folosind porți deschise de scurgere.

MOSFET

Omologul MOSFET al colectorului deschis este conexiunea de golire deschisă. Ieșirile open-drain pot fi utile, la fel ca open-collector, în implementarea operațiilor matematice prin electronică analogică. Un terminal de scurgere deschis este conectat la masă atunci când se aplică o valoare de înaltă tensiune (nivelul 1) la poartă, are o impedanță mare atunci când o valoare de tensiune scăzută (nivelul 0) este aplicată la poartă. Impedanța ridicată face ieșirea să plutească (plutitoare), adică la o tensiune nedefinită (plutitoare), prin urmare acest dispozitiv are nevoie de un rezistor de tracțiune extern conectat la sursa de alimentare pozitivă (nivelul 1) pentru a garanta nivelul logic 1 la ieșire.

Dispozitivele microelectronice care utilizează semnale de golire deschise, cum ar fi microcontrolerele, pot avea o rezistență slabă "internă" la conectarea terminalului în cauză cu sursa de alimentare pozitivă, cum ar fi V _dd , a dispozitivului. Această rezistență slabă la tracțiune, de ordinul a 100 kΩ și asigură faptul că valoarea tensiunii de ieșire nu este plutitoare. Rezistențele externe de tragere, de ordinul a 3 kΩ, sunt capabile să reducă timpul de creștere a unui semnal, ca în cazul I²C , și să reducă la minimum zgomotul, ca la sistemele de resetare a intrării. În multe dispozitive, rezistențele interne de tragere pot fi dezactivate dacă sunt utilizate rezistențe externe sau pur și simplu nu sunt necesare.

Notă

Alte proiecte

• Wikimedia Commons conține imagini sau alte fișiere pe Open colector

linkuri externe

• Deschideți Output Collector Outputs , pe acroname.com .
• Capitolul 4: Circuite ( PDF ), pe documentația tehnică de stare solidă Honeywell (link rupt) (arhivat din original la 30 septembrie 2007) .
• Paul Horowitz, Winfield Hill, The Art of Electronics , Ediția a doua, Cambridge University Press, 1989.
• wisc-online.com , http://www.wisc-online.com/objects/index_tj.asp?objID=DIG3203 Titlu lipsă pentru URL-ul url ( ajutor ) .