OC门(Open Collector(Open Drain))

本文详细介绍了OC门(集电极开路与非门)的原理与应用,包括其实现与或非逻辑、电平转换、驱动器功能以及线与逻辑的特点。此外,还对比了OC门与三态门(ST门)的区别,尤其是在数据总线共享的应用场景中两者的优劣。

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OC门,又称集电极开路(漏极开路)与非门门电路,Open Collector(Open Drain)。为什么引入OC门?

实际使用中,有时需要两个或两个以上与非门的输出端连接在同一条导线上,将这些与非门上的数据(状态电平)用同一条导线输送出去。因此,需要一种新的与非门电路--OC门来实现“线与逻辑”。

OC门主要用于3个方面:

1、实现与或非逻辑,用做电平转换,用做驱动器。由于OC门电路的输出管的集电极悬空,使用时需外接一个上拉电阻Rp到电源VCC。OC门使用上拉电阻以输出高电平,此外为了加大输出引脚的驱动能力,上拉电阻阻值的选择原则,从降低功耗及芯片的灌电流能力考虑应当足够大;从确保足够的驱动电流考虑应当足够小。



2、线与逻辑,即两个输出端(包括两个以上)直接互连就可以实现“AND”的逻辑功能。在总线传输等实际应用中需要多个门的输出端并联连接使用,而一般TTL门输出端并不能直接并接使用,否则这些门的输出管之间由于低阻抗形成很大的短路电流(灌电流),而烧坏器件。在硬件上,可用OC门或三态门(ST门)来实现。 用OC门实现线与,应同时在输出端口应加一个上拉电阻。


3、三态门(ST门)主要用在应用于多个门输出共享数据总线,为避免多个门输出同时占用数据总线,这些门的使能信号(EN)中只允许有一个为有效电平(如高电平),由于三态门的输出是推拉式的低阻输出,且不需接上拉(负载)电阻,所以开关速度比OC门快,常用三态门作为输出缓冲器

### OC与OD的区别及使用方法 #### 一、OC与OD的基本概念 OCOpen Collector Gate)和ODOpen Drain Gate)在功能上有相似之处,但在具体实现和技术细节上存在差异。OC基于双极型晶体管(BJT),其集电极处于开路状态[^1];而OD则基于场效应晶体管(MOSFET),其漏极同样处于开路状态[^2]。 #### 二、主要区别 1. **技术基础不同** - OC适用于三极管结构中的集电极开路设计。 - OD则是针对MOS管的漏极开路设计[^3]。 2. **逻辑电路类型** - OC通常用于TTL(Transistor-Transistor Logic)电路中。 - OD主要用于CMOS(Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)电路中。 3. **输出特性** - 两者都支持两种输出状态:低电平和高阻态。 - 高电平需要通过外部上拉电阻连接到电源来实现。 4. **应用场景** - OC常用于传统的TTL逻辑电路以及一些特定场合下的电平转换。 - OD更广泛应用于现代数字电路设计,尤其是在多信号源共享同一总线的情况下。 #### 三、使用方法 无论是OC还是OD,在实际应用中都需要遵循一定的原则: 1. **外加上拉电阻** 外部上拉电阻是必不可少的部分,它决定了最终输出的高电平电压值。如果没有上拉电阻,则无法正常输出高电平。 2. **实现线与逻辑** 利用多个OC/OD并联的方式可以轻松实现“线与”逻辑操作。当任意一个输出低电平时,整个线路都会呈现低电平状态。 3. **调整输出电压** 可以通过改变上拉电阻的阻值或者串联额外的分压电阻来调节输出端的实际电压水平。 #### 四、电路设计实例 以下是简单的OC和OD的应用电路图示例: ##### 1. OC典型电路 ```plaintext VCC | R_pullup | ----|<--- Output (Low or Hi-Z) | Collector of BJT ``` ##### 2. OD典型电路 ```plaintext VCC | R_pullup | Drain of NMOS ---|<--- Output (Low or Hi-Z) | GND ``` 上述两个例子展示了如何通过增加合适的上拉电阻R_pullup来完成完整的高低电平切换过程。 --- ###
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