오픈 컬렉터(open collector) 출력의 장단점

오픈 컬렉터(open collector) 출력의 장단점

저번시간에 이어 오픈컬렉터에 대해 알아보겠습니다.

먼저 오픈컬렉터는 트랜지스터의 컬렉터가 오픈된 채로 출력 핀으로 나와 있기 때문에

오픈 컬렉터 출력이라고 했는데요 그럼 오픈컬렉터를 사용하는 이유는 무엇일까요?

 

토템폴 출력에서 출력단을 구성하는 두 스위치가 동시에 ON 상태에 있어서는 안됩니다.

아래 그림을 예로 보자면

왼쪽 소자의 논리 ‘1’ 출력과 오른쪽 소자는 논리 ‘0’ 출력을 서로 연결하면 왼쪽 소자의 VDD에서

오른쪽 소자의 GND까지 전류가 흐르게 됩니다.

결과적으로 과전류가 흐르기 때문에 이런 상태가 지속되면 소자가 파괴되겠죠.

 

 
오픈컬렉터의 경우 소자 A의 Q2가 [OFF] 소자 B의 Q2가 [ON] 상태로 두 출력을 서로 연결하여도

오픈 컬렉터 소자는 회로에서 분리된 상태로 회로의 다른 부분에 아무런 영향을 미치지 않게 됩니다.

 

요약하자면 오픈 컬렉터 출력을 서로 묶으면 개별 소자의 출력 중 단 하나라도 논리 ‘0’을 출력하면

전체 출력은 논리 ‘0’이 되고 개별 소자의 출력이 모두 논리 ‘1’일 때에만 전체 출력이 ‘1’이 됩니다.

이것은 각 개별 소자의 출력을 AND 게이트로 연결한 것과 논리적으로 같은 결과이므로

이렇게 오픈 드레인 출력을 모두 묶은 구조를 선으로 연결한 AND라는 뜻으로

와이어드 AND (wired AND) 연결이라고 부르죠.

오픈컬렉터의 장점

1.확장성이 뛰어난 와이어드 AND 연결이다.
2.소자의 동작 전원 전압과 다른 전압을 출력할 수 있다.

단점

1.토템폴 소자에 비해 속도가 느리다.
2.풀업 저항으로 인해 전력 소비가 발생한다.

이번 시간에는 전자회로에 자주 등장하는 오픈 컬렉터(open collector) 출력에 대해 알아 보겠습니다.

 

이번 시간에는 전자회로에 자주 등장하는 오픈 컬렉터(open collector) 출력에 대해 알아 보겠습니다.

 

오픈 컬렉터(open collector) 출력이란?

트랜지스터의 컬렉터 혹은 드레인이 개방된 형태의 구조의 출력 회로로 트랜지스터가 BJT인 경우에는 오픈 컬렉터라고 하고

MOS FET인 경우에는 오픈 드레인이라고 합니다.

 

아래 회로를 보시면 이해하기 쉬우실텐데요

(MOS FET이므로 오픈드레인이지만 트랜지스터가 BJT일경우 오픈컬렉터와 동일함으로 그냥 설명 합니다)

 

두 개의 트랜지스터가 아래 위로 쌓여있는 토템폴 (totem pole) 출력과 달리 오픈 드레인 출력은

 

하나의 트랜지스터만으로 만들어져 있고 그 트랜지스터의 한 핀이 출력으로 직접 나와있습니다.

 

가장 큰 특징이라면 "오픈 컬렉터(드레인)출력은 스스로 논리 ‘1’을 출력할 수 없다" 입니다.
 
Q2가 ON 상태가 되면 출력 핀은 Q2를 통해 GND에 바로 연결되므로 논리 ‘0’이 됩니다.

 

그러나 Q2가 OFF 상태가 되면 아래 회로와 같이 회로적으로 오픈 상태가 되는데

 

이것은 도체를 공중에 띄워 둔 것과 같은 상황으로 이 상태에서는 전압이 정의되지 않습니다.

 

우리는 이런 상태를 플로우팅 (floating) 상태 또는 하이 임피던스 (high impedance, hi-Z) 상태라고 부름니다.

 

그럼 이런 구조에서 논리 ‘1’을 얻기 위해서는 어떻게 해야 할까요?

 

이를 위해 필요한 것이 풀업 (pull-up) 저항입니다.
  

출력과 전원 사이에 저항을 연결하면 Q2가 ON 될 때 출력 핀은 저항을 통해서 전원에 연결되므로

 

출력 전압은 VDD가 됩니다. 상당히 유용한 회로지만 장단점이 잇겠죠?

 

[펌] http://forum.falinux.com/zbxe/index.php?_filter=search&mid=hardware&search_target=content&search_keyword=open&document_srl=565526

[펌] http://forum.falinux.com/zbxe/index.php?_filter=search&mid=hardware&search_target=content&search_keyword=open&document_srl=565631