Open Drain 的原理與應用

參考來源:

1. 剛剛的博客 (http://jgangganggang.blog.163.com/blog/static/2709127620086220226629/ )

組成開漏形式的電路有以下幾個特點：

1. 利用外部電路的驅動能力，減少IC內部的驅動。當IC內部MOSFET導通時，驅動電流是從外部的VCC流經R pull-up ，MOSFET到GND。 IC內部僅需很下的柵極驅動電流。如圖1。

2. 可以將多個開漏輸出的Pin，連接到一條線上。形成“與邏輯” 關係。如圖1，當PIN_A、PIN_B、PIN_C任意一個變低後，開漏線上的邏輯就為0了。這也是I2C，SMBus等總線判斷總線佔用狀態的原理。

3. 可以利用改變上拉電源的電壓，改變傳輸電平。如圖2, IC的邏輯電平由電源Vcc1決定，而輸出高電平則由Vcc2決定。這樣我們就可以用低電平邏輯控制輸出高電平邏輯了。

4. 開漏Pin不連接外部的上拉電阻，則只能輸出低電平(因此對於經典的51單片機的P0口而言，要想做輸入輸出功能必須加外部上拉電阻，否則無法輸出高電平邏輯)。

5. 標準的開漏腳一般只有輸出的能力。添加其它的判斷電路，才能具備雙向輸入、輸出的能力。

應用中需注意：

1. 開漏和開集的原理類似，在許多應用中我們利用開集電路代替開漏電路。例如，某輸入Pin要求由開漏電路驅動。則我們常見的驅動方式是利用一個三極管組成開集電路來驅動它，即方便又節省成本。如圖3。

2. 上拉電阻R pull-up的 阻值 決定了 邏輯電平轉換的沿的速度 。阻值越大，速度越低功耗越小。反之亦然。

2. 強摘的果不甜(http://livepipii.blogspot.com/2009/04/cmospush-pullopen-drainhigh-z.html )

OPEN Drain Pin表示該腳位的電路結構只有一個MOS FET，而此MOS FET的源極(Source)接地，它的汲極(Drain)空接(就是輸出點)。此種電路與TTL的OPEN Collector相似，通常需外加PULL-UP電阻，作用是驅動不同電壓的裝置。
是指IC輸出沒接Pull High電阻。這個應用很多。
若接到LED或其他元件，然後接到電源，有可能此電源比IC電流高，若元件沒動作時，有可能會與
與Pull High的電阻形成迴路。那IC可能會燒掉。
Open Drain本身就可以Pull Low(Sink Current的能力)，若要Pull High，則外面需接一個Pull high電阻至電源。

其他參考

OPEN-DRAIN主要應用在未端的操作電壓與GATE電壓不同之場合,

因此當GATE電壓大於Vgs時, DRAIN對SOURCE形成導通,

而導通之電阻值為Rds_on的阻抗值,

所以就LOGIC角度來看形同反閘,

在設計上DRAIN端之提升電阻另一端可依需要提供,

例如GATE端的控制是0 ~ 3.3V,

而DRAIN端可以使用+12V電源,

如此下來當GATE端為0V時, DRAIN端輸出為+12V,

反過來說當GATE端為3.3V時, DRAIN端輸出則為0V,

因此在決定提升電阻時需考慮DRAIN可流過之最大電流,

亦且需視提升電阻與Rds_on之分壓結果,

使用MOSFET之好處是輸入阻抗非常高,

不像使用電晶體時輸入阻抗=Vbe/Ibe,

當然MOSFET也比較省電,

早期MOSFET製造技術不成熟時, 容易因為靜電而燒毀,

而且早期MOSFET之反應速度太慢,

但是目前之MOSFET已完全沒有此問題,

這也是現在許多線路使用MOSFET來設計之原因.

應用於結合不同準位:Open Drain>Push Pull,' (Ex: I2C's i2c_data and i2c_clk, 又具有wire and 的功用)

open drin 顧名思義只有 NMOS , drin open ,只有 pull-down(sink current) 的能力.8[6}

push-pull 有PMOS+NMOS 故有 push (source couurent from PMOS) 和 pull( sink current to NMOS) 之能力!/

open drin 未接 pull-up 電阻則只能做 float / pull-low 的動作